高考物理一轮复习课件分子动理论内能.pdf

第1讲分子动理论内能1高房居点h腕范Gaok aok a odia nyulavi占天言语串应超i考点整合考点1物体是由大量分子组成的1.这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子,也可以是分子.在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子.分子体积和质量很小，分子直径数量级是10-1 分子质量数量级是102710-23.m,2.物体能被压、水与酒精混合后总体积比混合前两体积之 和要小，表明分子间确实存在着空隙.3.阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质含有如=6.02 X 10?3 个分子.1 mol的任何气体，在标准状态下的体积层2.4X 10-为3.分子的质量加。、分子的体积为和分子的直径d称为微观物理量,物体的质量M、体积入 密度、摩尔质量Ma和摩尔体积嗫称 为宏观物理量，阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理 量的桥梁.4,微观量与宏观量间的关系：(1)分子的质量：领=等=等(适用于固、液、气三态)；IVa Va(2)分子的体积：(只适用于固体、液体分子的，Va pN体积.对于气体则表示一个气体分子所占空间的大小)；(3)分子的大小：球体模型直径立方体模型边长d(4)物体所含的分子数：M V(MN=nNa=/Na=N号 摩尔数=歹.Mb V k I Mh V k)睹针对训练1.(双选)若以表示水的摩尔质量，。表示在标准状态下水 蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下水蒸气的密度，名为阿伏 加德罗常数，相、分别表示每个水分子的质量和体积，下面四 个关系式中正确的有(AC)A.7vA=役 mD7、C.m=Na解析：水蒸气的摩尔体积与其密度的乘积是摩尔质量，摩 尔质量除以一个分子的质量得阿伏加德罗常数，所以A表达式 正确；B选项表达式得到的不是水蒸气的密度，则B不正确；C 选项表达式量与阿伏加德罗常数的比值，可求得一个分子的质 量，它对固、液、气三种状态下的物体求分子的质量都适用；D 选项表达式是分子的体积，该式只适用于固体、液体，不适用 于气体，则D不正确.2.利用阿伏加德罗常数，估算在标准状态下相邻气体分子 间的平均距离D解：在标准状态下，1 mol任何气体的体积都是V=22.4 L,除以阿伏加德罗常数就得每个气体分子平均占有的空间，该空22 4 X 10 3间的大小是相邻气体分子间平均距离的立方.03=6 02X 10爹33=3.72X 10-26,所以 口=3.72X 10-26=3X 10-9m 这个数值大约是分子直径的10倍.因此水气化后的体积大约是液体体积的 1000 倍.考点2 实验：用油膜法估测分子大小1.实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测 分子的大小.把一滴用稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在 水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成 如图13-1-1所示形状的一个单分子层油膜，实验中如果算出 一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出 油酸分子的大小.图 13-1 一 12.注意事项(1)酒精油酸溶液的浓度以小于焉为宜(2)实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取 油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用.否则会增 大误差，影响实验结果.(3)弹子粉和油酸用量都不能太多，否则不易成功，撒井子 粉时一定要均匀.(4)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓.扩散 后又收缩有两个原因：一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩.(5)本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要 求(l()Tm)即可.3.误差分析(1)酒精油酸溶液的配制体积比不准确.(2)测定每一滴酒精油酸溶液的体积时造成误差；(3)计算油膜面积时采用正方形座标纸“数格子法”，会造 成误差.4.难点分析(1)计算每滴酒精油酸溶液中的纯油酸含量，是难点之一.设溶液浓度为，每滴体积为匕，则每滴溶液中，纯油酸含量为 匕)=人_ 纯油酸量p=酒精油酸溶液总量(2)对微观问题建立物理模型是重要的物理思维方法，也是 难点之一.应理解本实验的物理模型：视分子为一个一个紧挨 的小球或高度等于直径的柱体，不考虑分子间隙；分子没有叠 层，将油膜厚度视为分子的直径.针对训练 3.（双选）用油膜法估测分子直径实验的科学依据是（AB）A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油分子间的间隙C.考虑了各油分子间的间隙D.将油膜分子看成质点解析：“用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸（体 积为滴入水中，使之形成一层单分子油膜，成为一个一个单 层排列的球形体.显然，球形体的直径即为单分子油膜的厚度d.假设单分子油膜的面积为S,必然有1=1.所以，“用油膜法估 测分子的大小”实验的科学依据是A、B.4.（2010年黄冈中学月考）“用油膜法估测分子的大小”的 实验的方法及步骤如下：向体积-油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到总=500 mL；用注射器吸取中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一 滴地滴入小量筒中，当滴入=100滴时，测得其体积恰好是 Vq1 mL；先往边长为30 cm40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将 均匀地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上 描下油酸膜的形状；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图13 12所示，数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长/=20 mm.图 13-1-2根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤中应填写：弹子粉或石膏粉.(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积是2X10-fliL；(3)油酸分子直径是43 X IO-。m.考点3 扩散现象、布朗运动和分子间相互作用力1.分子不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象.温度 越直，扩散越快.(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体(或气体)中的 微小颗粒的无规则运动.颗粒越处，运动越明显；温度越宣，运动越激烈.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动 的反映，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的.（3）分子永不停息地做无规则热运动的实验事实有两个：扩 散现象和布朗运动.扩散现象不仅说明物质分子在不停地运动着，同时还说 明分子与分子之间有空隙，扩散现象是分子永停息地做无规则 运动的直接表现；布朗运动是固体微粒（不是液体分子，也不是固体分子）的无规则运动，但它说明分子在不停地做无规则运动，布朗运动是液体（或气体）分子无规则运动的间接反映.2.分子间存在着相互作用力(1)分子间相互作用力既有引力，又有斥力.从理论上讲,任何时候引力和斥力都是同时存在的，实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力.图 13-1-3（2）分子间相互作用的引力与斥力都随着分子间距离的增大 而减小，只是斥力变化得更快一些.（3）分子间存在一个平衡距 离飞，分子间距离为飞的位置就叫做平衡位置（数量级为10-1m）当尸时，F弓F斥,对外表现的分子力尸为引力；当r=尸0时，尸引=尸斥，对外表现的分子力尸=0；当时，F引F斥,对外表现的分子力尸为斥力.（4）分子力是一种短程作用力，当分子间距离的数量级大于 109m时，即分子之间的距离是分子直径的10倍以上任三10）时，分子间的相互作用力已变得很小，可以忽略不计，可以认 为此时分子间相互作用的引力和斥力都为零，这时物体处于气 态并可以当成理想气体.在标准状态下，气体分子间的相互作用力可以不计，就是因为这时气体分子间的距离远大于分子直 径的缘故.龄针对训练5.（单选）（上海2011届高三期末）关于分子运动，下列说法 中正确的是（C）A.布朗运动就是液体分子的热运动B.布朗运动图示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解析：布朗运动是分子热运动的间接反映；微粒做布朗运 动没有固定的轨迹；温度是物体分子平均动能的标志，温度改 变，其分子平均动能必定改变.6.(双选)下面关于分子力的说法中正确的有(AB)A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到 一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为 斥力D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力解析：无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0,所以 气体分子间一定表现为引力.空气压缩到一定程度很难再压缩 不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压 强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确.磁铁吸引铁 屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确.7.（双选）如图13-1-4,关于分子间的作用力的下列说法 正确的是（尸。为分子的平衡位置）（）图 13-1-4A.两个分子间距离小于时，分子间只有斥力B.两个分子间距离大于勺时，分子间只有引力C.两个分子间距离由较远逐渐减小到=（的过程中，分 子力先增大后减小，表现为引力D.两个分子间距离由极小逐渐增大到尸=勺的过程中，引 力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力答案：CD解析：关于分子间的引力和斥力的表现可参照分子的“弹 簧模型”，但同时也应明确分子间的合力无论表现为引力或斥 力.其间的引力和斥力都是同时存在的，则易分析出A、B错误,C、D正确.考点4 物体的内能1.分子动能：温度是大量物体分子平均动能的标志.(1)温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲是 无意义的.(2)温度相同的不同种类的物质，它们分子的平均动能相同,但由于不同种类物质的分子质量不等，所以，它们分子的平均 速率不同.(3)分子的平均动能与物体运动的速度无关.2.分子势能：微观上与分子间的距离有关，宏观上与物体 的体积有关.与分子间距离的关系如图13-1-5所示(2)分子力做正功，分子势能减小；克服分子力做功，分子 势能增大.当勺时，分子力表现为引力，随着一的增大，分子引 力做负功，分子势能增加；当r时，分子力表现为斥力，随着的减小，分子斥 力做负功，分子势能增加；升=尸0时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两 分子相距无穷远时的分子势能为0.3.物体的内能(1)物体内所有分子的动能与势能的总和即为物体的内能.由于分子的动能与温度有关，分子势能与体积有关，所以一定 质量的某种物质的内能由物体的温度和体积共同决定的.当然 还和分子的数目有关.(2)内能改变的两种方式：做功和热传递.做功是其他形式的能与内能相互转化的过程.热传递是物体间内能的转移过程.做功与热传递在改变物体内能上是等效的，但在能量的 转化或转移上有本质的区别.针对训练8.（单选）气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总 和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子 间势能分别取决于气体的（A）A.温度和体积 B.体积和压强C.温度和压强 D.压强和温度解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的 动能在宏观上取决于温度；分子势能是由分子间引力和分子间 距离共同决定，宏观上取决于气体的体积.9.（单选）下列说法正确的是（A）A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平 均动能大B.温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一 个分子的动能都增大C.当某物体内能增加时，则该物体的温度一定升高D.甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速 率比乙物体分子平均速率大解析：温度是大量分子平均动能的标志，对个别分子来讲 没有意义；物体的内能包括分子动能和分子势能；不同物体的 分子的质量不相同，所以无法靠温度来判断分子的平均速率.故 BCD4昔误.10.（双选）如图13 16甲分子固定在坐标原点。，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，F0为斥力,尸0为引力.、b、c、d为x 轴上四个特定的位置.现把乙分子从处由静止释放，则以下 判断正确的是（BC）A.乙分子由到6做加速运动，由6到。做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动，到达。时速度最大C.乙分子由。到6的过程中，两分子间的分子势能一直减小图 13 1 6D.乙分子由6到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大解析：乙分子从到6再至U C的过程，分子之间均表现为 引力，显然乙分子始终做加速运动，且达到C点速度最大，故A 错，B对.乙分子由到方的过程中，两分子间的引力一直做 正功，两分子间的分子势能一直减小，故C正确.乙分子由方 到。的过程中，两分子间的引力仍然做正功，两分子间的分子 势能仍在减小，由。到d的过程中，两分子间的斥力做负功，则分子势能增加，故D错.G a okfior ediantoii.v i热点 分子间作用力和内能【例1】（双选）（2010年全国卷I）图13 1 7为两分子系统的势能用与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是（BC）A.当大于勺时，分子间的作用力表现为引力B.当尸小于小时，分子间的作用力表现为斥力C.当尸等于“时，分子间的作用力为零图 13-1-7D.当由勺变到.2的过程中，分子间的作用力做负功解析：分子间距等于尸0时分子势能最小，即尸0=尸2.当尸小 于n时分子力表现为斥力；当r大于门小于尸2时分子力表现为 斥力;当大于尸2时分子力表现为引力，A错BC对.在一由 门变到冷的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D错误.故 选BC.而亘至庭,要记住分子间作用力和分子势能的特点和规 律，仔细地看懂高中物理课本中分子间的作用力跟距离的关系 图和两分子系统的分子势能跟距离的关系图是一种很有效、很 直观的方法.&模拟真题1.（单选）（2010年潮州二模）在使两个分子间的距离由很远 和分子势能的变化，下列正确说法是（C）A.分子间作用力先减小后增大B.分子间作用力先增大后减小C.分子势能先减小后增大D.分子势能先增大后减小解析：设两分子平衡位置之间距离为卬 分子间距从尸减 小到分过程，分子间作用力表现为引力，分子力大小先增大后 减小；分子间距从继续减小过程，分子力表现为斥力，分子 力大小增大.当r=勺时，分子力为零，此时分子势能最小.故 正确选项为C.,易遛_遨蛰盘显.Yiciiotixirigtarui MB 0 W *浪子回头金不换易错点：对内能的涵义的理解【例1】（单选）下列说法中正确的是（D）A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子 的平均动能越来越大D.温度低的铜块与温度高的铁块相比，分子平均动能小错解分析：A,因为温度低，平均动能就小，所以内能就小,所以应选A.B,由动能公式k=(1/2)加浮可知，速率越小动能就 越小，而温度低的物体分子平均动能小，所以速率也小，所以 应选B.C,由加速运动的规律我们了解到，物体的速度大小由 初速度、加速度和时间决定，随着时间的推移，速度越来越快，再由动能公式&=(1/2)阴浮可知，物体动能也越来越大，所以 应选C.正确解析：内能是物体内所有分子的动能和势能的总和.温度是分子平均动能的标志，任何物质只要温度低则物体分子 平均动能就一定小，D选项正确；但温度低不表示内能一定也小，也就是所有分子的动能和势能的总和不一定就小，A选项 错误；温度低，物体分子平均动能小，但不同物质的分子质量 不同，所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小；选项B错误；微观分子无规则运动与宏观物体运动不同，分子 的平均动能只是分子无规则热运动的动能，而物体加速运动时，物体内所有分子均参与物体的整体、有规律的运动，这时物体 整体运动虽然越来越快，但并不能说明分子无规则运动的情况 就加剧.从本质上说，分子无规则运动的剧烈程度只与物体的 温度有关，而与物体的宏观运动情况无关，C选项错误.故选D.金楷总迷津物体内能是物体内部分子热运动和相互作 用决定的能，与温度有关，跟物体的宏观机械运动无关；而机 械能是物体宏观机械运动具有的能量，与物体整体运动速度和 位置有关.解题关键是充分理解决定物体内能大小的因素、分 子速率的决定因素、内能与机械能的区别以及改变内能的两种 方式等内容.S?纠错强化1.(双选)关于内能和机械能的下列说法中，正确的是(BD)A.机械能很大的物体，其内能一定很大B.物体的机械能损失时，内能却可能增加C.物体的内能为零时，机械能可以不为零D.物体的机械能为零时，内能可以不为零