2012届高考物理一轮复习 第53讲 分子动理论 内能 用油膜法估测分子的大小精品课件

第十三单元热学知识框架第十三单元│知识框架考试说明第十三单元│考试说明第十三单元│考试说明复习策略第十三单元│复习策略本部分学习要求比较低，全部是Ⅰ级要求，在新课标考区的高考中，对该部分的考查不会面面俱到，一般情况下只重点考查某几个知识点，如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体的压强、理想气体及其实验定律、内能、热力学第一定律、热力学第二定律、能量的转化与守恒等，高考对该部分命题的特点是：1．注重方法考查：计算分子大小和分子间距时构建“球体模型”和“正方体模型”，单分子油膜法测分子直径用到“估算法”，研究两类永动机用到“假设法”，研究气体分子运动的特点用到“统计法”，求解气体的压强用到“平衡法”等．第十三单元│复习策略2．注重知识的应用：热学知识在实际生活中有重要的应用，各种热机和制冷设备的研制，化工、冶金、气象的研究，能源利用与开发及环保问题等都离不开热学知识，此类内容也是高考的热点．第十三单元│复习策略建议复习时突破以下重点或难点：1．从微观的角度认识分子，构建完整的分子微观模型；充分理解阿伏加德罗常数的意义，突破有关分子的计算．2．从宏观的角度认识热现象，把握好能量守恒的思想与热现象的方向性．3．透彻理解热力学第一定律，会分析物体内能的变化．4．掌握气体压强的微观解释，会从微观与宏观角度分析气体状态参量间的关系．5．会利用力的平衡或牛顿第二定律分析气体压强．使用建议第十三单元│使用建议1．本单元的概念和规律较多，要将本部分内容梳理出清晰的脉络，强化对基本概念的记忆与理解。复习时应注意以下两点：(1)要抓住五个“一”、四个“二”：①“一”：一种运动——布朗运动；一种估算——微观量的估算；一座桥梁——联系微观量和宏观量的桥梁——阿伏加德罗常数；一个实验——油膜法测分子直径；一种理想模型——理想气体．②“二”：两个图象的应用——分子力F—r的关系图象、分子势能Ep—r的关系图象；两个定律——热力学第一定律、热力学第二定律；两类“永动机”——第一类永动机、第二类永动机；两种温度——摄氏温度、热力学温度．第十三单元│使用建议(2)降低难度要求：热学部分是课标高考选考内容之一，高考对热学部分学习要求比较低，高考相关题目难度不大，复习重点应放在用分子动理论解释压强、微观量与宏观量的关系及估算、热力学定律及气体实验定律等知识点上，对固体、液体的性质要掌握最基本的知识．2．课时安排：本单元建议安排8课时：第53讲、第54讲、第55讲、单元训练各2课时．第53讲分子动理论内能用油膜法估测分子的大小编读互动第53讲│编读互动1．本讲要求了解分子动理论的基本观点，知道其实验依据，理解阿伏加德罗常数的意义，了解分子运动所遵循的统计规律；理解有关内能的概念、温度是分子平均动能标志的意义，特别要重视有关分子动理论、估算分子的大小和数目以及油膜法测分子直径等题目的求解．2．结合化学知识，复习物质分子量、摩尔质量、摩尔体积、阿伏加德罗常数等概念，知道球体积的求解公式．第53讲│编读互动(1)通过例1和变式题掌握如何通过阿伏加德罗常数建立微观量和宏观量间的联系．(2)通过例2和变式题掌握分子间距变化、分子力做功和分子势能变化的关系．(3)通过例3和变式题掌握利用单分子油膜实验估测分子直径的一般方法．考点整合第53讲│考点整合一、分子动理论1.物质是由大量分子组成的(1)分子的大小：直径数量级为________m．(2)分子的质量：数量级为________kg.(3)阿伏加德罗常数：1mol任何物质所含的粒子数，用符号NA表示，NA＝__________mol－1.10－1010－266.02×1023第53讲│考点整合2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象．温度________，扩散越快．(2)布朗运动：不是________运动，却反映了液体内________的无规则性．3.分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在着相互作用的_____________，分子力为它们的________．越高分子分子运动引力和斥力合力第53讲│考点整合等于增大斥力减小斥力10(2)分子力的特点：如图53－1所示，当分子间的距离等于平衡距离时，引力______斥力；引力和斥力都随距离减小而________，________增大得更快；引力和斥力都随距离增大而________，________减小得更快．当分子间距离大于分子直径的________倍时，分子间的作用力可以忽略不计．第53讲│考点整合二、物体的内能1.分子平均动能：温度表示物体的________，是物体分子运动________的标志．物体的温度升高，表明它的分子热运动________增大．2.分子势能：跟分子________有关，如图54－2所示(规定分子相距无穷远时，分子势能为零)．3.物体的内能：物体内所有分子的________和________的总和，与物体的________和________以及物体的________有关．冷热程度平均动能平均动能间距分子动能分子势能温度体积物质的量第53讲│考点整合三、用油膜法估测分子的大小1.实验目的(1)估测油酸分子的大小；(2)学习间接测量微观量的原理和方法.2.实验原理第53讲│考点整合将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成________油膜层，如果把分子看作________，单分子油膜一层的厚度就可以看作油酸分子的直径，如图54－3所示，测出油酸滴的体积V和油膜的面积S，就可以算出分子的直径d＝________.图53－3球形单分子VS第53讲│考点整合3.实验步骤(1)往边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上．(2)用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加1mL时的滴数．(3)用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液在水面上滴上一滴，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸薄膜．第53讲│考点整合(4)待油酸薄膜的形状________后，将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上，然后将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上．(5)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.(6)根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中______油酸的体积V.(7)根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，即可算出油酸薄膜的________，即油酸分子的大小．稳定纯厚度要点探究►探究点一阿伏加德罗常数的应用第53讲│要点探究1.宏观量与微观量及相互关系第53讲│要点探究阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．微观量包括分子体积V0(分子平均占有的空间)、分子直径d、分子质量m0、一定量物质内的分子数n；宏观量包括物质的体积V，物质的质量m，物质的密度ρ，摩尔体积Vmol，摩尔质量M等．它们之间的关系：(1)分子的质量：m0＝MNA＝ρVmolNA.(2)分子占据的空间：V0＝VmolNA＝MρNA.(3)分子数：n＝mM·NA＝VVmol·NA.第53讲│要点探究(4)计算分子大小的两种物理模型①固体和液体模型：对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，则分子直径：d＝36V0π(球体模型)，d＝3V0(正方体模型)．②气体模型：对于气体，分子间距离比较大，可按照正方体模型计算两气体分子之间的平均间距d＝3V0.2.估算问题常用到的一些常识性的数据：如室温可取27℃；标准状态下气体压强p0＝76cmHg、温度T＝273K、摩尔体积Vmol＝22.4L/mol等．第53讲│要点探究例1假如全世界60亿人同时数1g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023mol－1)()A.10年B．1千年C.10万年D．1千万年第53讲│要点探究例1C[解析]1g水的分子个数N＝118×NA＝3×1022个，则完成任务所需时间t＝N60×108×5000小时＝109小时，约为10万年．第53讲│要点探究[点评]估算分子的个数一定要抓住阿伏加德罗常数NA＝nN(其中n为一定量物质内的分子数，N为物质的量)这个桥梁，并结合密度公式ρ＝mV进行分析．在微观量估算问题中，除注意应用阿伏加德罗常数外，还应注意建立何种理想分子模型，试分析下面的变式题．第53讲│要点探究钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知1克拉＝0.2克，则()A.a克拉钻石所含有的分子数为0.2×10－3aNAMB.a克拉钻石所含有的分子数为aNAMC.每个钻石分子直径的表达式为36M×10－3NAρπ(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为36MNAρπ(单位为m)第53讲│要点探究变式题C[解析]a克拉钻石的物质的量为N＝0.2aM，所含分子数为n＝NNA＝0.2aNAM.钻石的摩尔体积为V＝M×10－3ρ(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝VNA＝M×10－3NAρ.设钻石分子直径为d，则V0＝43πd23，联立解得d＝36M×10－3NAρπ(单位为m)．►探究点二分子动理论的应用第53讲│要点探究1.扩散现象、布朗运动与热运动比较扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大很多的分子团的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点①都是无规则运动②都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动温馨提示：布朗运动是由于无规则运动的液体分子对小颗粒撞击力的不平衡引起的，它虽然不是分子的运动，却反映分子做无规则的热运动．第53讲│要点探究2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较分子动能分子势能内能机械能定义分子无规则运动的动能分子间相对位置决定的势能所有分子动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定大小的因素温度分子间距温度、体积、物质的量跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关备注温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，不能像研究机械运动那样，取单个分子或几个分子作为研究对象第53讲│要点探究例2如图53－4所示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()图53－4A.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r1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第53讲│要点探究例2B[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，AC错，B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错．第53讲│要点探究[点评]对曲线上r＝r2处的分子势能的理解是解题的关键点，由于图象中Ep的正、负表示分子势能的大小，所以此处是分子势能最小的位置，也是分子力为零的位置(即平衡位置)，此图象虽然与分子力F与分子间距离r的关系图象形状相似，但意义不同，如图所示，分子力最小的位置是r＝r1处而不是r＝r2处(F－r图中，F的正负表示力的方向而不表示大小)．当分子间距发生变化时，必伴随着分子力做功，试分析下面的变式题．第53讲│要点探究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第53讲│要点探究变式题B[解析]分子间的距离rr0时，分子力表现为引力，分子甲和乙在靠近过程中引力做正功；当分子间的距离rr0时，分子力表现为斥力