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1、2 分子的熱運動 庖丁巧解牛 知識·巧學 一、擴散現(xiàn)象 1.定義：不同物質(zhì)相互接觸時自發(fā)地彼此進入對方的現(xiàn)象. 不同的物質(zhì)互相接觸，過一段時間后物質(zhì)分子會彼此進入對方，這一現(xiàn)象稱為擴散，擴散是一種常見的物理現(xiàn)象.如在房間的一角撒上香水，整個房間都能聞到香味，金塊和鉛塊壓緊在一起，放置足夠長的時間，會發(fā)現(xiàn)鉛中有金，金中有鉛等，都是擴散. 2.意義：直接證明組成物體的分子在不停地運動著. 3.特點：(1)在氣體、液體、固體中均能發(fā)生，而氣體的擴散現(xiàn)象最明顯;(2)擴散快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴散越快，表明溫度越高，分子運動越劇烈;(3)從濃度大處向濃度小處擴散，且受“已進入對方”

2、的分子濃度的限制，當進入對方的分子濃度較低時，擴散現(xiàn)象較為顯著. 4.應(yīng)用：在真空高溫等條件下，在半導(dǎo)體材料中摻入一些其他元素,制造各種電子元件. 二、布朗運動 1.定義：懸浮在液體（或氣體）中的固體小微粒永不停息的無規(guī)則運動. (1)布朗運動是英國植物學家布朗在1827年用顯微鏡觀察在水中的花粉微粒時首先發(fā)現(xiàn)的; (2)實驗條件：固體小微粒（又叫布朗粒子）的線度足夠?。〝?shù)量級不超過10-4 cm），在光學顯微鏡下才能觀察到; (3)固體小微粒并非是單個分子，而是由大量（千萬個）分子組成的. 2.特點 (1)布朗運動永不停息（只要液體不干涸）; (2)布朗運動極不規(guī)則; (

3、3)微粒越小，現(xiàn)象越明顯. (4)在任何溫度下都會發(fā)生，溫度越高，布朗運動越激烈. 深化升華 藤黃顆粒、花粉、墨汁小微粒均可做實驗，說明布朗運動并不取決于微粒本身，而是由微粒所處的環(huán)境造成的. 3.產(chǎn)生原因：不在外部，而在液體內(nèi)部，是由于液體分子永不停息地無規(guī)則運動對固體小微粒的撞擊不平衡產(chǎn)生的，微粒越小，這種不平衡越顯著.布朗運動越激烈，溫度越高，液體分子無規(guī)則運動越激烈，對固體小微粒的撞擊作用越激烈，且撞擊次數(shù)越頻繁，造成布朗運動越激烈. 要點提示 布朗運動的激烈程度與微粒的體積、質(zhì)量及液體的溫度有關(guān). 學法一得 從微觀機理解釋宏觀現(xiàn)象；從宏觀現(xiàn)象探究微觀本質(zhì)，是物理學中很重要的

4、研究方法. 4.布朗運動的意義 盡管布朗運動本身并不是分子的運動，但由于它的形成原因是由于分子的撞擊所致，所以它能反映分子的運動特征，這就是布朗運動的意義所在. 深化升華 布朗運動的意義具體可概括為三點： (1)布朗運動的永不停息，說明分子的運動是永不停息的； (2)布朗運動路線的無規(guī)則，說明分子的運動是無規(guī)則的； (3)溫度越高，布朗運動越激烈，說明分子的無規(guī)則運動的劇烈程度也與溫度有關(guān). 誤區(qū)警示 對布朗運動往往有這樣的認識誤區(qū)：(1)誤認為布朗運動是分子運動；(2)微粒的無規(guī)則運動就是液體分子的無規(guī)則運動；(3)布朗運動證明了組成固體顆粒的分子在做無規(guī)則運動.實際上，布朗運

5、動間接地反映了液體分子在做永不停息的無規(guī)則運動，不能反映組成固體顆粒的分子做無規(guī)則運動.造成這一誤區(qū)的原因是：往往將布朗運動的研究對象認為是液體分子. 三、熱運動 1.定義：分子的無規(guī)則運動叫熱運動. 2.原因：擴散現(xiàn)象和布朗運動都隨溫度的升高而越明顯，表明分子的無規(guī)則運動跟溫度有關(guān)，溫度越高，分子的無規(guī)則運動就越激烈. 辨析比較 布朗運動和熱運動 布朗運動和熱運動雖然都是永不停息、毫無規(guī)則，溫度越高運動越激烈，但布朗運動不是分子熱運動，而是分子熱運動的反映. 典題·熱題 知識點一 擴散現(xiàn)象 例1 下列四種現(xiàn)象中，屬于擴散現(xiàn)象的有（ ） A.雨后的天空中懸浮著很多的小水

6、滴 B.海綿吸水 C.在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快就會變咸 D.把一塊煤貼在白墻上，幾年后鏟下煤后發(fā)現(xiàn)墻中有煤 解析:擴散現(xiàn)象是指兩種不同的分子互相滲透到對方的現(xiàn)象，它也是分子運動引起的.天空中的小水滴不是分子，小水滴也是由大量水分子組成的，這里小水滴懸浮于空氣中并非分子運動所為，故A項不對.同樣海綿吸水也不是分子運動的結(jié)果，海綿吸水是一種毛細現(xiàn)象，故B項也不對.整杯水變咸是鹽分子滲透到水分子之間所致，墻中有煤也是煤分子滲透的結(jié)果，故C、D項正確. 答案：CD 方法歸納 有關(guān)物理現(xiàn)象的分析，要抓住其基本本質(zhì)進行判斷. 知識點二 布朗運動 例2 墨汁的小炭粒在水中做布朗運動的

7、現(xiàn)象說明（ ） A.小炭粒的分子在做劇烈的熱運動 B.水分子在做劇烈的熱運動 C.水分子之間是有空隙的 D.水分子之間有分子作用力 解析:布朗運動的起因是液體分子做無規(guī)則運動撞擊顆粒的結(jié)果，所以，小炭粒在水中做布朗運動并不說明小炭粒的分子在做劇烈的運動，而只是間接說明水分子在做劇烈的運動.故選項A錯誤，B正確.顆粒產(chǎn)生布朗運動的原因不是因為分子的間隙和分子間作用力，C、D選項皆錯. 答案：B 誤區(qū)警示 （1）不是分子的運動，是液體（或氣體）分子撞擊固體小顆粒的結(jié)果，但它反映了液體分子運動的無規(guī)則性.（2）水分子間是有空隙的，但不是布朗運動得出的結(jié)論. 例3 圖7-2-1所

8、示的是用顯微鏡觀察到的懸浮在水中的一個花粉微粒的布朗運動路線，從微粒在A點開始計時，每隔30 s記下一個位置，依次得到B、C、D、E、F、G各點.則在第75 s末時微粒所在的位置是（ ） 圖7-2-1 A.一定在CD連線的中點 B.一定不在CD連線的中點 C.一定在CD連線上，但不一定在CD連線的中點 D.不一定在CD連線上 解析:首先弄清楚，這個“花粉微粒的布朗運動路線”放大圖中，只有A、B、C、D……各點的位置是每隔30 s花粉位置的真實記錄，而各點間的連線是人為畫出來的，用來表示到達各位置的先后次序，并非實際運動路線.我們只能說由第60 s末至第90 s末，微粒由C

9、位置到達D位置，不能說在此段時間內(nèi)微粒由C位置沿直線運動到達D位置，更不能說微粒沿直線CD勻速運動到第75 s末時在CD連線中點.因為布朗運動中花粉微粒的運動是毫無規(guī)則的，微粒在第75 s末所在的位置可能在CD連線上，但不一定在CD連線的中點，也可能在CD連線以外的某點上，本題正確選項只有D. 答案：D 誤區(qū)警示 不能將圖中的折線視為運動軌跡，因花粉微粒受到大量液體分子的頻繁撞擊（每秒約1021次），在由第60 s末至第90 s末這短短的30 s時間內(nèi)，花粉微粒的運動仍是毫無規(guī)則的. 知識點三 布朗運動和擴散現(xiàn)象 例4 關(guān)于布朗運動和擴散現(xiàn)象的下列說法中正確的是（ ） A.布朗

10、運動和擴散現(xiàn)象都在氣體、液體、固體中發(fā)生 B.布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子的運動 C.布朗運動和擴散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯 D.布朗運動和擴散現(xiàn)象都是永不停息的 解析:（1）布朗運動與擴散現(xiàn)象的研究對象不同：布朗運動研究對象是固體小顆粒，而擴散現(xiàn)象研究的是分子的運動. （2）布朗運動與擴散現(xiàn)象條件不一樣：布朗運動只能在氣體、液體中發(fā)生，而擴散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、液體、氣體中的任何兩種物質(zhì)之間. （3）布朗運動與擴散現(xiàn)象的共同點是兩者都是永不停息的，并且溫度越高越明顯. 由以上分析不難判斷，正確選項為C、D. 答案：CD 方法歸納 布朗運動與擴散現(xiàn)象研究對象雖然不同，但都說明了分

11、子運動的無規(guī)則性，了解布朗運動與擴散現(xiàn)象的研究對象、形成條件的異同點是解決這類問題的關(guān)鍵. 例5 下列關(guān)于布朗運動、擴散現(xiàn)象和對流的說法中正確的是（ ） A.布朗運動是固體微粒的運動，反映了液體分子的無規(guī)則運動 B.布朗運動和擴散現(xiàn)象及對流都需要在重力的作用下才能進行 C.布朗運動和擴散現(xiàn)象不需要在重力作用下就能進行 D.對流在完全失重情況下不能發(fā)生 解析:布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子無規(guī)則運動的結(jié)果，是不需要外加條件的，而對流則是密度大的物質(zhì)在重力作用下下沉所引起的，故A、C、D項正確. 答案：ACD 問題·探究 誤區(qū)陷阱探究 問題 當一束陽光照射到教室中時，常常看到

12、入射光束中有懸浮在空氣中的微塵在運動，這些微塵的運動是布朗運動嗎？為什么？常常出現(xiàn)這樣的錯誤：認為這些微塵的運動是布朗運動.因為它們是由于空氣分子無規(guī)則運動碰撞而引起的，間接地反映了空氣分子的無規(guī)則運動. 探究過程：關(guān)于液體中、氣體中懸浮微粒的運動，究其原因可能是多方面.如流體的流動，浮力、重力等外部環(huán)境的影響.也可能是流體分子熱運動的撞擊而引起的.要注意的是，僅由流體分子撞擊而引起的微粒運動才屬于布朗運動，并非所有微粒的運動都是布朗運動.再者，布朗運動的原因雖是周圍流體分子對微粒撞擊的宏觀效果，但并非這種碰撞就一定能產(chǎn)生布朗運動. 這些肉眼能看到的微塵，從微觀的角度看，是相當大的.從研究

13、對象來說，首先不滿足布朗運動的條件：從分子運動對它的碰撞分析，由于顆粒較大，空氣分子熱運動對它各個方向的碰撞幾乎抵消，平衡性強.所以，這些微塵的運動不是由于空氣分子碰撞它引起的，而是由于受氣流的流動、空氣浮力和重力的作用等外部原因引起的，不屬于布朗運動. 探究結(jié)論：這些微塵的運動不是布朗運動. 思想方法探究 問題 布朗運動與擴散現(xiàn)象反映的分子熱運動有什么區(qū)別？ 探究過程：（1）產(chǎn)生條件： 布朗運動：固體顆粒懸浮在液體中，也可以在氣體中發(fā)生； 擴散現(xiàn)象：兩物質(zhì)相互接觸，在固體、液體、氣體中都能發(fā)生. (2)影響快慢的因素 布朗運動：溫度的高低和微粒的大小; 擴散現(xiàn)象：溫度的高低. (3)現(xiàn)象的本質(zhì) 布朗運動：是固體顆粒的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映; 擴散現(xiàn)象：是分子的運動. (4)共同點和不同點 共同點：它們都（間接或直接）證實了分子在永不停息地做無規(guī)則運動； 不同點：布朗運動永不停息，擴散現(xiàn)象會停止（動態(tài)平衡）. 探究結(jié)論： 擴散現(xiàn)象是分子熱運動的直接表現(xiàn)，布朗運動是分子熱運動的間接表現(xiàn).