【高考调研】2014届高考物理一轮复习 11-1分子动理论 内能课件

1．分子动理论的基本观点和实验依据(Ⅰ)2．阿伏加德罗常数(Ⅰ)3．气体分子运动速率的统计分布(Ⅰ)4．温度是分子平均动能的标志、内能(Ⅰ)5．晶体和非晶体(Ⅰ)6．液体的表面张力现象(Ⅰ)7．气体实验定律(Ⅰ)8．理想气体(Ⅰ)9．热力学第一定律(Ⅰ)10．能量守恒定律(Ⅰ)11．热力学第二定律(Ⅰ)12．知道国际单位制中规定的单位符号(Ⅰ)13．实验十六：用油膜法估测分子的大小(Ⅰ)【说明】1.要求会正确使用温度计；2．要求定性了解分子动理论与统计观点的内容．1．本章考点内容重在理解，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题和填空题．绝大多数选择题只要求定性分析，极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)．2．高考热学命题的重点内容有：①分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算；②内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素；③理想气体状态方程和用图像表示气体状态的变化；④热现象实验与探索过程的方法．3．高考在本章出计算题的可能性较大，尤其是气体实验定律和理想气体状态方程，有时还涉及到力的平衡知识，在平时复习时应进行有针对性的训练.分子动理论内能一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为①______m.油膜法测分子直径：d＝V/S，V是油滴体积，S是②______油膜的面积．(2)一般分子质量的数量级为10－26kg.(3)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023mol－1，是联系微观世界和宏观世界的桥梁．2．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象．温度越③______，扩散越快．(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的④______的永不停息地无规则运动．布朗运动反映了⑤______的无规则运动．颗粒越⑥______，运动越明显；温度越⑦______，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⑧______和⑨______，实际表现的分子力是它们的⑩______.(2)引力和斥力都随着距离的增大而⑪______，但斥力比引力变化得⑫______.(3)分子间的作用力随分子间距离变化的关系如图所示．rr0时，表现为⑬______；r＝r0时，分子力为零；rr0时，表现为⑭______；r10r0时，分子力变得十分微弱，可忽略不计．二、物体的内能1．分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫分子的平均动能．⑮______是分子平均动能的标志，温度越高，分子做热运动的平均动能越⑯______.2．分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能．分子势能的大小与物体的⑰______有关．3．物体的内能：物体中所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能．物体的内能跟物体的⑱____和⑲____都有关系．【重点提示】物体的动能和势能是物体的宏观能量，由物体的运动情况和相对位置决定，物体的内能是物体的微观能量，由物体的分子个数、分子的运动情况和分子的相对位置决定．三、温度和温标1．温度温度在宏观上表示物体的⑳______程度；在微观上表示分子的○21________.2．两种温标(1)比较摄氏温标和热力学温标：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值○22______，但它们表示的温度间隔是○23______的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT.(2)关系：T＝○24______.【重点提示】(1)热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值．(2)温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义．自我校对①10－10②单分子③高④固体颗粒⑤分子⑥小⑦高⑧引力⑨斥力⑩合力⑪减小⑫快⑬斥力⑭引力⑮温度⑯大⑰体积⑱温度⑲体积⑳冷热○21平均动能○22不同○23相同○24t＋273.15一、微观量的估算方法规律方法1．设微观量为：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0；设宏观量为：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ，则微观量和宏观量的关系为(1)分子的质量：m0＝MNA＝ρVmNA.(2)分子的体积：V0＝VmNA＝MρNA.(3)物体所含的分子数：n＝VVm·NA＝mρVm·NA或n＝mM·NA＝ρVM·NA.求解分子直径时，有两种处理方法：一是把分子看做球形，d＝36V0π；另一种是把分子看做小立方体，d＝3V0.2．固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的．分子的体积V0＝VmNA，仅适用于固体和液体，对气体不适用，由于在常温常压下气体分子的间隔远大于气体分子本身的大小．对于气体，VmNA应理解为分子占有的体积，而不是气体分子的体积，d＝3V0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为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：①NA＝Vρm②ρ＝μNAV0③m＝μNA④V0＝VNA，其中()A．①和②都是正确的B．①和③都是正确的C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的【解析】水分子的质量m＝μNA＝V·ρNA，所以①、③正确．水蒸气分子间的距离远大于其本身的大小，所以水分子的体积V0≪VNA＝μ/ρNA，故②、④错误．正确选项为B.【答案】B题后反思(1)桥梁作用：阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．(2)注意气体不同于固体和液体的特征，我们无法利用V0＝VmNA确定一个气体分子的体积．跟踪训练1某房间的地面面积是15m2，高3m．空气的平均摩尔质量为2.9×10－2kg/mol.若房间内所有水蒸气液化成水后的体积为103cm3，已知水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量Mmol＝1.8×10－2kg/mol.(1)求标况下房间内空气的质量．(2)估算水分子的直径．(保留两位有效数字)诱思启导(1)已知摩尔质量的前提下求空气质量应先求出摩尔数．(2)对液体、固体，认为分子一个挨一个排列，无空隙，可把分子设想为球形或小立方体．【解析】标准状况下，每摩尔空气占有的体积为22.4L，由已知条件，可得房间内空气的物质的量为n1＝VVmol＝15×322.4×10－3mol＝2×103mol房间内空气的质量为m＝n1M摩尔m＝2×103×2.9×10－2kg＝58kg(2)建立水分子的球模型有16πd3＝Vmol′NA水分子的直径为d＝36Vmol′πNA＝36×1.8×10－53.14×6×1023m＝3.9×10－10m建立水分子的立方体模型，有a3＝V′molNA水分子的直径为a＝3Vmol′NA＝31.8×10－56.0×1023m＝3.1×10－10m【答案】(1)58kg(2)①建立球模型：水分子的直径为3.9×10－10m②建立立方体模型：水分子的直径为3.1×10－10m二、布朗运动规律方法1．对布朗运动的理解(1)研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒．(2)特点：①永不停息；②无规则；③颗粒越小，现象越明显；④温度越高，运动越激烈；⑤肉眼看不到．(3)成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力的不平衡引起的，是分子无规则运动的反映．2．显微镜下看到的颗粒运动位置的连线是把小颗粒每隔一定时间记录一个位置，然后将各位置依次连线得到的，它不是小颗粒的运动轨迹．例2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【解析】布朗颗粒是很多固体分子组成的集体，所以布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体或气体分子的无规则运动，所以A、B选项都错，C选项对．做布朗运动的颗粒很小，通常在显微镜下才能看到，用肉眼在阳光下看到的尘埃，其尺寸比布朗运动中的颗粒大得多，空气分子对它的碰撞的不平衡性已不明显，它们在空气中看起来无序，实际是有一定的运动方向的，主要是由于重力、空气浮力和气流的共同影响形成的，E选项错．【答案】C题后反思布朗运动是在显微镜下观察到的小颗粒的运动，而液体分子或小颗粒内的分子太小，在普通显微镜下根本看不到．三、分子力和分子势能规律方法1．分子力指分子间的斥力和引力的合力，它们均随分子的距离而变化，熟记分子力与分子间距离的图像，抓住斥力比引力变化快的特征是解决该类问题的有效途径．2．分子势能(1)分子势能随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：①当rr0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rr0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．(2)判断分子势能变化的两种方法：①看分子力的做功情况．②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断．但要注意其与分子力和分子间距离的关系图线的区别．(3)物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如0℃的水结成0℃的冰后体积变大，但分子势能却减小了．例3(2010·课标大纲)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【解析】分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A选项错，B、C选项对．在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D选项错误．【答案】BC题后反思(1)判断分子力或分子势能随分子间距离变化的问题，要先确定分子间距离r与平衡距离r0的关系(rr0？rr0？)(2)分子势能的变化跟分子力的变化没有直接关系．认为分子力增大分子势能一定增大是常犯的错误．判断分子势能的变化应根据分子力做功情况来确定．跟踪训练2(2012·黑龙江省部分重点中学质检)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能EP与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，设分子间所具有的总能量为0，则()A．乙分子在P点(x＝x2)时加速度为零B．乙分子在P点(x＝x2)时动能最大C．乙分子在Q点(x＝x1)时处于平衡状态D．乙分子在Q点(x＝x1)时分子势能最小诱思启导(1)xx2时，分子力为引力，乙分子加速向O点运动，动能增大，而势能减小．(2)由x2→x1分子势能增大，分子动能如何变化？x2处分子力为何值？【解析】两分子的总能量(动能＋势能)为0，x1x2乙分子向甲分子加速运动(分子力为引力)，动能增大，分子势能减小，由图可知，分子势能在x2处最小(负值)，此时动能应最大．在x2→x1过程，分子势能增大，分子动能必减小，分子力做负功，即分子力为斥力，故x＝x2处分子力为0，即P点加速度为0，动能最大，势能最小．而x1处动能和势能均为0，分子的动能最小，A、B选项正确，C、D选项错误．【答案】AB四、物体的内能，内能的变化规律方法1．内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序的运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态．2．理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关．3．物体的内能和机械能不同名称比较内能机械能定义物体内所有分子热运动的动能与分子势能之和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定由物体内部状态决定跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可以测量本质微观分子的运动