分子动理论是高中物理热学部分的基础，它主要包含三个方面。首先，物质是由大量分子组成的。任何宏观物体都是由无数个分子构成，分子的数量极其庞大。例如，一滴水所含的分子数目就达到了惊人的程度。其次，分子永不停息地做无规则热运动。这种无规则运动不受外界因素的直接控制，且永远不会停止。扩散现象是分子无规则热运动的一个重要体现，不同物质在相互接触时，会彼此进入对方，像把一滴墨水滴入清水中，墨水会逐渐在水中扩散开来。布朗运动也间接反映了分子的无规则运动，布朗颗粒在液体或气体中做无规则的运动，实际上是受到了大量分子的无规则撞击。最后，分子之间存在着相互作用的引力和斥力。引力和斥力同时存在，它们的大小都随分子间距离的变化而变化，但斥力变化得更快。当分子间距离等于某一特定值r_0时，引力等于斥力，分子力为零；当分子间距离小于r_0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力；当分子间距离大于r_0时，引力大于斥力，分子力表现为引力；当分子间距离大于10r_0时，引力和斥力都近似为零，分子力也近似为零。
在高中物理分子动理论的考查中，经常会涉及到分子大小和数量的计算。计算分子大小和数量需要用到一些重要的常数和公式。阿伏伽德罗常数N_A是一个非常关键的物理量，它表示1摩尔任何物质所含的分子数，其值约为6.02×10^{23}mol^{-1}。分子质量m_0的计算可以通过摩尔质量M与阿伏伽德罗常数N_A的关系得到，即m_0 = M / N_A。分子数n的计算则有多种方式，若已知物体质量m和摩尔质量M，则n = mN_A / M；若已知物体体积V和摩尔体积V_{mol}，则n = VN_A / V_{mol}。对于固体和液体分子体积V_0，可以通过V_0 = V_{mol} / N_A = M / (ρN_A)来计算，其中ρ为物质密度。在计算分子直径d时，通常把分子看成球体，根据球体积公式V_0 = rac{4}{3}π( rac{d}{2})^3，可得到d = qrt[3]{ rac{6V_0}{π}}。例如，已知水的摩尔质量为18g/mol，密度为1g/cm^3，则水分子的质量m_0 = rac{18g/mol}{6.02×10^{23}mol^{-1}}≈3×10^{-23}g，水分子的体积V_0 = rac{18cm^3/mol}{6.02×10^{23}mol^{-1}}≈3×10^{-23}cm^3，水分子直径d = qrt[3]{ rac{6×3×10^{-23}cm^3}{π}}≈4×10^{-10}m。
分子的热运动是分子动理论的核心内容之一，与之相关的现象在考试中经常出现。扩散现象是分子热运动的直观表现。不同物质在相互接触时，会自发地彼此进入对方，且温度越高，扩散现象越明显。例如，在热水中滴入墨水，墨水扩散得比在冷水中快得多。这是因为温度越高，分子的热运动越剧烈，分子的平均动能越大，分子更容易克服分子间的作用力而扩散。布朗运动也是分子热运动的重要体现。布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒所做的无规则运动。颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越剧烈。这是因为颗粒越小，受到分子撞击的不平衡性越明显；温度越高，分子的无规则运动越剧烈，对颗粒的撞击力也越大。例如，在显微镜下观察悬浮在水中的花粉颗粒，会看到花粉颗粒做无规则的运动，这就是布朗运动。通过研究布朗运动和扩散现象，我们可以更深入地理解分子的无规则热运动。
分子间存在着引力和斥力，它们的合力就是分子力。分子力与分子间距离密切相关。当分子间距离r变化时，引力和斥力都会发生变化。随着分子间距离的增大，引力和斥力都减小，但斥力减小得更快。当r = r_0时，引力等于斥力，分子力为零，此时分子势能最小；当r < r_0时，斥力大于引力，分子力表现为斥力，分子势能随分子间距离的减小而增大；当r > r_0时，引力大于斥力，分子力表现为引力，分子势能随分子间距离的增大而增大。例如，当两个分子逐渐靠近时，开始时分子力表现为引力，分子势能逐渐减小；当分子间距离小于r_0时，分子力表现为斥力，分子势能迅速增大。分子势能与分子力的变化关系是考试中的重点内容，需要我们准确理解和掌握。在分析问题时，要结合分子间距离的变化来判断分子力和分子势能的变化情况。
热力学定律与分子动理论有着密切的联系。热力学第一定律W + Q = ΔU表明，做功和热传递是改变物体内能的两种方式，且在效果上是等效的。从分子动理论的角度来看，做功可以改变分子的动能和势能，从而改变物体的内能。例如，对气体压缩做功，气体分子的平均动能增加，内能增大。热传递则是通过分子的无规则运动来实现能量的转移。当高温物体与低温物体接触时，高温物体分子的平均动能较大，通过分子的碰撞，能量从高温物体传递到低温物体。热力学第二定律有克氏表述和开氏表述。克氏表述指出，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化，这体现了热传导的方向性。从分子动理论来看，分子的无规则运动是有方向性的，热量自发地从高温物体向低温物体传递，是因为高温物体分子的平均动能大，更容易将能量传递给低温物体分子。开氏表述指出，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化，这体现了机械能与内能转化的方向性。在实际应用中，我们需要综合考虑热力学定律和分子动理论来解决问题，例如分析热机的效率等。
分子动理论在实际生活中有广泛的应用。在烹饪方面，加热食物可以使食物中的分子热运动加剧，从而使食物更快地煮熟和入味。例如，用高压锅煮饭，锅内的高压和高温使水分子的热运动更加剧烈，食物中的分子更容易发生化学反应，从而缩短了煮饭的时间。在材料科学中，分子动理论可以帮助我们理解材料的性质和变化。例如，金属在加热时会膨胀，这是因为温度升高，金属原子的热运动加剧，原子间的距离增大。在环保领域，分子动理论也有重要的应用。例如，了解大气中污染物分子的扩散规律，可以帮助我们制定有效的污染控制措施。通过监测污染物分子的浓度和扩散方向，我们可以预测污染的范围和程度，从而采取相应的治理措施。此外，在制冷和制热设备中，也利用了分子动理论的原理。冰箱通过压缩制冷剂气体，使其内能增加，然后通过散热使其液化，再让液态制冷剂在蒸发器中汽化吸热，从而达到制冷的目的。这些实际应用不仅体现了分子动理论的重要性，也让我们更好地理解了物理知识与生活的紧密联系。