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3.1 扩散现象

分子动理论的基本观点 · 高二
讲清楚它是什么

定义 不同物质相互接触时,彼此进入对方的现象,本质是分子永不停息的无规则运动。

从哪来 本节为高二物理热学部分起点,无前置知识点依赖,直接基于宏观现象引入微观解释。

为什么 宏观上看到的“混合”并非外力搅拌所致,而是微观粒子热运动的结果。 1. 分子动理论基础:物质由大量分子组成,分子在永不停息地做无规则运动(热运动)。 2. 随机性导致净迁移:虽然单个分子运动方向随机,但在浓度梯度存在时,单位时间内从高密度区向低密度区运动的分子数多于反向运动数,宏观上表现为物质从高浓度向低浓度的净迁移。 3. 能量驱动:温度越高,分子平均动能越大,运动越剧烈,扩散越快。这是统计规律,而非个别分子的定向运动。

实验演示法
适合直观型、感性思维强的学生。 操作:在烧杯中注入清水,沿器壁缓慢注入一滴红墨水,静置观察。 引导:强调“静置”排除对流干扰,让学生亲眼看到颜色逐渐均匀。提问:“没有搅拌,为什么最后整杯水都红了?”引出分子自发的运动。
类比推理法
适合逻辑型、抽象思维强的学生。 类比:将分子比作在拥挤舞池中随机跳舞的人群。 引导:假设舞池左侧人多(高浓度),右侧人少(低浓度)。每个人随机移动,但统计上,从左侧移到右侧的人必然多于从右侧移到左侧的人(因为左侧基数大)。最终两侧人数趋于平衡。强调这是统计结果,不是每个人都有目的地往右走。
对比辨析法
适合易混淆概念、需要厘清边界的学生。 对比:扩散 vs 对流 vs 机械运动。 引导: 1. 扩散:微观分子运动,无需外力,任何状态下(固、液、气)均可发生。 2. 对流:宏观流体流动,需要外力或温差驱动,仅发生在流体中。 3. 机械运动:宏观物体位置变化。 结论:扩散是分子层面的,对流是宏观层面的,二者本质不同。
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练一道
基础题
将一块铅板和一块金板紧压在一起,几年后发现铅板中渗入了金,金板中渗入了铅。请问这是什么现象?说明什么?
变式
在两个相同的玻璃瓶中,一个装有空气,另一个装有密度比空气大的二氧化氮气体(红棕色)。将两瓶口对口对接,中间用玻璃板隔开。抽去玻璃板后,发现上方瓶子颜色变深,下方瓶子颜色变浅。 (1) 若将装有二氧化氮的瓶子放在上方,空气瓶放在下方,抽去玻璃板后,能否观察到扩散现象? (2) 为什么实验通常要求将密度大的气体放在下方?
试试手自己判
检测题
在房间里喷一下香水,很快整个房间都能闻到香味。下列解释正确的是( ) A. 香水分子做定向运动,从喷洒处飞向鼻子 B. 香水分子做无规则运动,通过扩散进入空气 C. 空气流动将香水分子吹到鼻子 D. 香水分子质量大,下沉到地面后被吸入
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
- 选B:正确理解扩散是分子无规则运动的结果,且能排除对流(C)和定向运动(A)的干扰。
- 选A:错误,混淆了无规则运动与定向运动。
- 选C:错误,虽然空气流动(对流)会加速混合,但即使无风,扩散也会发生,题目考察的是扩散本质。
- 选D:错误,香水分子质量并不比空气大,且扩散不受重力主导。
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