第1课时分子动理论.doc

第1课时　分子动理论　内能
【基础知识】
1．物体是由 组成的
(1)多数分子大小的数量级为 m.
(2)一般分子质量的数量级为 kg.
2．分子永不停息地做无规则热运动
(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象．温度越 ，扩散越快．
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的 的永不停息地无规则运动．布朗运动反映了 的无规则运动．颗粒越 ，运动越明显；温度越 ，运动越剧烈．
3．分子间存在着相互作用力
(1)分子间同时存在 和 ，实际表现的分子力是它们的 ．
(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而 ，但斥力比引力变化得 ．
4．物体的内能
(1)等于物体中所有分子的热运动 与 的总和，是状态量．
(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的 和 决定．

【自我检测】
1．[微观量的估算]已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol-1)．下列判断错误的是 (　　)
A．1 kg铜所含的原子数为
B．1 m3铜所含的原子数为
C．1个铜原子的质量为(kg)
D．1个铜原子的体积为(m3)
2．[分子热运动与布朗运动的理解]下列关于布朗运动的说法，正确的是 (　　)
A．布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
B．布朗运动反映了分子在永不停息地做无规则运动
C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著
D．当物体温度达到0°C时，物体分子的热运动就会停止
3．[分子间作用力]分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则 (　　)
A．分子间引力随分子间距的增大而增大
B．分子间斥力随分子间距的减小而增大
C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大
D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大
4．[物体的内能]关于物体的内能，以下说法正确的是 (　　)
A．不同物体，温度相等，内能也相等
B．所有分子的势能增大，物体内能也增大
C．温度升高，分子平均动能增大，但内能不一定增大
D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等

【考点突破】
考点一　微观量的估算
1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
2．宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
3．关系
(1)分子的质量：m0＝＝.
(2)分子的体积：V0＝＝.
(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.
4．两种模型
(1)球体模型直径为d＝ .
(2)立方体模型边长为d＝.
特别提醒　1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的．分子的体积V0＝，仅适用于固体和液体，对气体不适用．
2．对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．
【例1】　空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d.

【变式1】　已知汞的摩尔质量为M＝200.5×10－3 kg/mol，密度为ρ＝13.6×103 kg/m3，阿伏加德罗常数为NA＝6.0×1023 mol－1.求：
(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；
(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；
(3)体积为1 cm3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字)．

考点二　布朗运动与分子热运动

布朗运动
热运动
活动主体
固体小颗粒
分子
区别
是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动
是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的
联系
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映
特别提醒　1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．
2．布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映．
【例2】 下列关于布朗运动的说法，正确的是 (　　)
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D．布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的

【变式2】 做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示，图中记录的是 (　　)
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线

考点三　分子间作用力
分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“分子力”是引力与斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快．如图所示．
(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；
(2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引<F斥，F表现为斥力；
(3)当r>r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引>F斥，F表现为引力；
(4)当r>10r0(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力
(F＝0)．
【例3】　关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是 (　　)
A．当分子间距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
B．分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
C．当分子间的距离r<r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力
D．当分子间的距离r>10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计

【变式3】清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠．这一物理过程中，水分子间的
A．引力消失，斥力增大
B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小
D．引力、斥力都增大

【学科素养培养】——用统计规律法理解温度的概念
对微观世界的理解离不开统计的观点．单个分子的运动是不规则的，但大量分子的运动是有规律的，如对大量气体分子来说，朝各个方向运动的分子数目相等，且分子的速率按照一定的规律分布．宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的，如温度是分子热运动平均动能的标志．但要注意：统计规律的适用对象是大量的微观粒子，若对“单个分子”谈温度是毫无意义的．
【例4】　关于温度的概念，下列说法中正确的是 (　　)
A．温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，则物体的分子平均动能越大
B．物体温度高，则物体每一个分子的动能都大
C．某物体内能增大时，其温度一定升高
D．甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体的大

【学科素养培养】——用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系
1．重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增大．同样，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大．因此我们可用类比法理解分子力做功与分子势能变化的关系．
2．分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；
(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；
(3)当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零；
(4)分子势能曲线如图所示．

【例5】　两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子只在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 (　　)
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大
D．在r＝r0时，分子势能为零
E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

【变式4】　分子甲和乙相距较远(此时它们的分子力近似为零)，如果甲固定不动，乙逐渐向甲靠近越过平衡位置直到不能再靠近．在整个过程中 (　　)
A．先是乙克服分子力做功，然后分子力对乙做正功
B．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功
C．两分子间的斥力不断减小
D．两分子间的引力不断减小
【高考模拟题组】
1．下列说法正确的是 (　　)
A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．物体对外界做功，其内能一定减少
2．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是 (　　)

3．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近．在此过程中，下列说法正确的是 (　　)
A．分子力先增大，后一直减小
B．分子力先做正功，后做负功
C．分子动能先增大，后减小
D．分子势能先增大，后减小
E．分子势能和动能之和不变
4．从微观的角度来看，一杯水是由大量水分子组成的，下列说法中正确的是 (　　)
A．当这杯水静止时，水分子也处于静止状态
B．每个水分子都在运动，且速度大小相等
C．水的温度越高，水分子的平均动能越大
D．这些水分子的动能总和就是这杯水的内能
5．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是 (　　)
A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C．PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的
D．倡导低碳生活 ，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度
E．PM2.5必然有内能
【针对训练】
►题组1　微观量的估算
1．关于分子，下列说法中正确的是 (　　)
A．把分子看成球形是对分子的简化模型，实际上分子的形状并不真的都是球形
B．所有分子的直径都相同
C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
D．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种
2．若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，m0、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的有 (　　)
A．NA＝ B．ρ＝
C．ρ< D．m0＝
3．清晨，湖中荷叶上有一滴体积约为0.1 cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，试估算：
(1)这滴水珠中约含有多少个水分子；
(2)一个水分子的直径多大．(以上计算结果均保留两位有效数字)

►题组2　布朗运动与分子热运动
4．关于分子热运动，下列说法中正确的是 (　　)
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹
C．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大
D．物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变
5．下列叙述中正确的是 (　　)
A．布朗运动是液体分子热运动的反映
B．分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分子势能也越小
C．两个铅块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力
D．压缩理想气体时需用力，说明理想气体分子间有斥力
6．关于布朗运动的下列说法中正确的是 (　　)
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的反映
C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映
D．观察时间越长，布朗运动就越显著
E．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动

►题组3　物体的内能、温度
7．关于对内能的理解，下列说法不正确的是 (　　)
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
C．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
D．1 g 100°C水的内能小于1 g 100°C水蒸气的内能
8．相同质量的氧气和氦气，温度相同，下列说法正确的是 (　　)
A．每个氧分子的动能都比氦分子的动能大
B．每个氦分子的速率都比氧分子的速率大
C．两种气体的分子平均动能一定相等
D．两种气体的分子平均速率一定相等
9．下列关于温度及内能的说法中正确的是 (　　)
A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的温度高
B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同
C．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的
D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
10．关于热力学温度与摄氏温度，下列说法中正确的是 (　　)
A．－33.15℃＝240 K
B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C．摄氏温度与热力学温度的零度是相同的
D．温度由t ℃升到2t ℃时，对应的热力学温度由T K升至2T K

►题组4　分子间作用力与分子势能
11.如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，
下面的铅柱不脱落，主要原因是 (　　)
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
12．关于分子间作用力，下列说法中正确的是(r0为分子间的平衡位置) (　　)
A．当分子间距离为r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力
B．分子间的平衡距离r0可以近似看成分子直径的大小，其数量级为10－10 m
C．两个分子间的距离由较大逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大后减小，分子力表现为引力
D．两个分子间的距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力
13．如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是 (　　)
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
14．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则 (　　)
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．分子间从a至c只有引力，从c至d只有斥力
D．从a至d的全过程中，引力减小，斥力增大