高中物理《选修3-3》全册精品讲学案(含答案)

高中《物理选修3-3》全册精品讲学案考点内容要求考纲解读分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级，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象表示气体状态的变化；(4)热现象实验与探索过程的方法．3．近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以科技前沿、社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用．说明：(1)要求会正确使用的仪器有：温度计；(2)要求定性了解分子动理论与统计观点的内容阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度是分子平均动能的标志、内能Ⅰ固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅰ理想气体Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ要知道中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位：包括摄氏度(°C)、标准大气压Ⅰ实验：用油膜法估测分子的大小第1课时分子动理论内能导学目标1.掌握分子动理论的内容，并能应用分析有关问题.2.理解温度与温标概念，会换算摄氏温度与热力学温度.3.理解内能概念，掌握影响内能的因素．一、分子动理论[基础导引]1．请你通过一个日常生活中的扩散现象来说明：温度越高，分子运动越激烈．2．请描述：当两个分子间的距离由小于r0逐渐增大，直至远大于r0时，分子间的引力如何变化？分子间的斥力如何变化？分子间引力与斥力的合力又如何变化？[知识梳理]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：相互接触的物体彼此进入对方的现象．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)引力和斥力都随着距离的增大而________，但斥力比引力变化得______．思考：为什么微粒越小，布朗运动越明显？二、温度和温标[基础导引]天气预报某地某日的最高气温是27°C，它是多少开尔文？进行低温物理的研究时，热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度？[知识梳理]1．温度温度在宏观上表示物体的________程度；在微观上是分子热运动的____________的标志．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________，但它们表示的温度间隔是________的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT.(2)关系：T＝____________.三、物体的内能[基础导引]1．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是()A．不断增大B．不断减小C．先增大后减小D．先减小后增大2．氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是()A．氧气的内能较大B．氢气的内能较大C．两者的内能相等D．氢气分子的平均速率较大[知识梳理]1．分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫做分子的平均动能．________是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子做热运动的平均动能越______．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________有关．3．物体的内能：物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能．物体的内能跟物体的________和________都有关系．考点一微观量估算的基本方法考点解读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Vm、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＝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.4．两种模型：(1)球体模型直径d＝36V0π；(2)立方体模型边长为d＝3V0.特别提醒1.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．2．对于气体分子，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．典例剖析例1有一种气体，在一定的条件下可以变成近似固体的硬胶体．设该气体在某状态下的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将该气体分子看做直径为D的球体，体积为16πD3，则该状态下体积为V的这种气体变成近似固体的硬胶体后体积约为多少？方法突破1．求解估算问题的关键是选择恰当的物理模型．2．阿伏加德罗常数是联系宏观量(如体积、密度、质量)和微观量(如分子直径、分子体积、分子质量)的桥梁，用它可以估算分子直径、分子质量以及固体或液体分子的体积．跟踪训练1标准状态下气体的摩尔体积为V0＝22.4L/mol，请估算教室内空气分子的平均间距d.设教室内的温度为0℃，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1.(要写出必要的推算过程，计算结果保留1位有效数字)．考点二布朗运动和分子热运动的比较考点解读布朗运动热运动活动主体固体微小颗粒分子区别是微小颗粒的运动，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，分子无论大小都做热运动，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地无规则运动，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．典例剖析例2关于分子运动，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．布朗运动图中的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图1图2图3图4跟踪训练2在观察布朗运动时，从微粒在a点开始计时，间隔30s记下微粒的一个位置得到b、c、d、e、f、g等点，然后用直线依次连接，如图1所示，则下列说法正确的是()A．微粒在75s末时的位置一定在cd的中点上B．微粒在75s末时的位置可能在cd的连线上，但不可能在cd中点上C．微粒在前30s内的路程一定等于ab的长度D．微粒在前30s内的位移大小一定等于ab的长度考点三分子力与分子势能考点解读1．分子间的相互作用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2所示．(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；(2)当rr0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rr0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r10r0(10－9m)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)．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3所示．典例剖析例3(2010·全国Ⅰ·19)如图4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图5C．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跟踪训练3如图5所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中()A．F不断增大，Ep不断减小B．F先增大后减小，Ep不断减小C．F不断增大，Ep先增大后减小D．F、Ep都是先增大后减小24.统计规律法和类比分析法例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，物体温度高，则物体的分子平均动能大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方法归纳统计规律法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．宏观物理量是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，如对“单个分子”谈温度是毫无意义的．例5分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略．现在分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中()A．分子力总是对乙做正功B．分子乙总是克服分子力做功C．分子势能先减小后增大D．分子势能先减小后增大，最后又减小方法归纳类比分析法学习“分子势能”时，可类比“重力势能”；学习“分子力做功与分子势能改变”的关系时，可类比“重力做功与重力势能改变的关系”等．跟踪训练4下列有关温度的各种说法中正确的是()A．温度低的物体内能小B．温度低的物体，其分子运动的平均速率也必然小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．0°C的铁和0°C的冰，它们的分子平均动能相同A组分子动理论1．下面关于分子力的说法中正确的有()A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力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2．铜的摩尔质量为M，密度为ρ，若用NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是()A．1个铜原子的质量为ρNAB．1个铜原子占有的体积为MNAC．1m3铜所含原子的数目为ρNAMD．1kg铜所含原子的数目为NAM3．(1)下列关于热现象和热现象的规律的说法正确的是______．A．布朗运动就是液体分子的热运动B．气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子间存在斥力的缘故C．一小石块落入水中向水底沉去的运动为布朗运动D．温度越高，热运动越激烈(2)清晨，湖中荷叶上有一滴约为0.1cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，试估算：①这滴水珠中约含有多少水分子；②一个水分子的直径多大．(以上计算结果保留两位有效数字)B组分子力与分子势能4．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()①如果保持其体积不变，温度升高，内能增大②如果保持其体积不变，温度升高，内能减少③如果保持其温度不变，体积增大，内能增大④如果保持其温度不变，体积增大，