2020版高中物理 第7章 分子动理论 章末复习课课件 新人教版选修3-3

第七章分子动理论章末复习课2巩固知识整层合3[体系构建]分子动理论(分子动理论)物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏加德罗常数分子永不停息地做无规则运动实验依据热运动运动特点分子间存在相互作用力r＝r0，F引＝F斥r＜r0，F引＜F斥r＞r0，F引＞F斥4温度和温标热平衡定律温标摄氏温标热力学温标内能分子动能分子平均动能分子势能定义决定因素物体的内能定义决定因素分子动理论(分子动理论)物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏加德罗常数分子永不停息地做无规则运动实验依据热运动运动特点分子间存在相互作用力r＝r0，F引＝F斥r＜r0，F引＜F斥r＞r0，F引＞F斥5[核心速填]1．物体是由大量分子组成的(1)分子大小的数量级为__________m.(2)一般分子质量的数量级为__________kg.(3)阿伏加德罗常数：__________________mol－1.10－1010－266.02×102362．分子永不停息地做无规则运动(1)实验依据：________和________．(2)运动特点：①永不停息，无规则．②温度越高，运动越____．扩散现象布朗运动激烈73．分子间存在相互作用力(1)r＝r0时，F引＝F斥，分子力为__．(2)r＜r0时，F引＜F斥，分子力为____．(3)r＞r0时，F引＞F斥，分子力为____．(4)r＝10r0时，F引→0，F斥→0，分子力为__．零斥力引力零84．温度和温标(1)热平衡的标志：____相同．(2)温度测量的理论依据：__________．(3)热力学温度与摄氏温度的关系：T＝____________________.5．内能(1)分子的平均动能由____决定．(2)分子势能由分子间________决定．(3)物体的内能由____、____、________及物态决定．温度热平衡定律t＋273.15K温度相对位置温度体积物质的量9提升能力强层化10分子微观量的计算方法阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁，在已知宏观物理量的基础上往往可借助NA计算出某些微观物理量，有关计算主要有：1．已知物质的摩尔质量M，借助于阿伏加德罗常数NA，可以求得这种物质的分子质量m0＝MNA.112．已知物质的摩尔体积VA，借助于阿伏加德罗常数NA，可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积V0＝VANA.3．若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形分子，可估算出分子直径d＝36VAπNA.124．依据求得的一个分子占据的体积V0，可估算分子间距，此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型，所以分子间距d＝3V0，这时气体、固体、液体均适用．5．已知物体的体积V和摩尔体积VA，求物体的分子数N，则N＝NAVVA.6．已知物体的质量m和摩尔质量M，求物体的分子数N，则N＝mMNA.13【例1】已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol.求：(1)1g水中所含水分子数目；(2)水分子的质量；(3)水分子的直径．(取两位有效数字)14[解析](1)因为1mol任何物质中含有分子数都是NA，所以只要知道了1g水的物质的量n，就可求得其分子总数N.N＝nNA＝mMNA＝1×10－31.8×10－2×6.02×1023个＝3.3×1022个．(2)水分子质量m0＝MNA＝1.8×10－26.02×1023kg＝3.0×10－26kg.15(3)水的摩尔体积V＝Mρ，设水分子是一个挨一个紧密排列的，则一个水分子的体积V0＝VNA＝MρNA.将水分子视为球形，则V0＝16πd3，所以有：16πd3＝MρNA即有d＝36MπρNA＝36×1.8×10－23.14×1.0×103×6.02×1023m＝3.9×10－10m.[答案](1)3.3×1022个(2)3.0×10－26kg(3)3.9×10－10m16[一语通关]分子动理论中宏观量与微观量之间的关系由宏观量计算微观量，或由微观量计算宏观量，都要通过阿伏加德罗常数建立联系．所以说，阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁．171．一滴露珠的体积是12.0×10－4cm3，已知水的密度是1.0×103kg/m3，摩尔质量是18g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.(1)水的摩尔体积是多少？(2)已知露珠在树叶上每分钟蒸发6.0×106个水分子，则这一滴露珠需要多少分钟蒸发完？18[解析](1)水的摩尔体积Vm＝Mρ＝18×10－31.0×103m3/mol＝1.8×10－5m3/mol.(2)一滴露珠中含有的水分子总数为n＝ρVMNA＝1.0×103×12.0×10－4×10－618×10－3×6.0×1023个＝4.0×1019个19则这一滴露珠蒸发完所用时间为t＝n6.0×106min－1＝4.0×10196.0×106min＝6.67×1012min.[答案](1)1.8×10－5m3/mol(2)6.67×1012min20用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子直径的实验原理是：油酸是一种脂肪酸，它的分子的一部分和水分子的亲和力很强．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，酒精溶于水或挥发，在水面上形成一层油酸薄膜，薄膜可认为是单分子油膜，如图所示．将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上，可以计算出油膜的面积，根据纯油酸的体积V和油膜的面积S，可以计算出油膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的直径．21【例2】“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下：①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将________均匀地撒在水面上；22④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，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；23⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20mm.根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③中应填写：_____________.(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是_________mL.(3)油酸分子直径是________m.24[解析](1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉．(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝V0V油nV总＝1100×1500mL＝2×10－5mL.25(3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据方格数大约为115个，故面积S＝115×20×20mm2＝4.6×104mm2油酸分子直径d＝V′S＝2×10－5×1034.6×104mm≈4.3×10－7mm＝4.3×10－10m.[答案](1)痱子粉或石膏粉(2)2×10－5(3)4.3×10－1026[一语通关]油膜法估测分子直径，关键是获得一滴油酸酒精溶液的体积，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积，再就是用数格数法(对外围小格采用“填补法”即“四舍五入”法)求出油膜面积，再由公式d＝VS计算结果．272．在油膜法估测油酸分子的大小实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．28④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．29完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)．(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为________m．(结果保留一位有效数字)30[解析](1)在油膜法估测油酸分子的大小实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔将油膜形状描绘在玻璃板上，根据d＝VS计算．31(2)一滴溶液中含油酸体积V＝1×10－650×1300m3，故d＝VS≈5×10－10m.[答案](1)④①②⑤③(2)5×10－10m32分子力、分子势能和物体的内能1．分子力是分子引力和分子斥力的合力，分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能，分子力F和分子势能Ep都与分子间的距离有关，二者随分子间距离r变化的关系如图所示．33(1)分子间同时存在着引力和斥力，它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大)，但斥力比引力变化得快．(2)在rr0范围内，分子力F、分子势能Ep都随分子间距离r的减小而增大．(3)在rr0的范围内，随着分子间距离的增大，分子力F先增大后减小，而分子势能Ep，一直增大．(4)当r＝r0时，分子力F为零，分子势能Ep最小．但不一定等于零．342．内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和．温度升高时物体分子的平均动能增加；体积变化时，分子势能变化．内能也与物体的物态有关．解答有关“内能”的题目，应把握以下四点：(1)温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志．(2)当分子间距离发生变化时，若分子力做正功，则分子势能减小；若分子力做负功，则分子势能增加．35(3)内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和，它取决于物质的量、温度、体积及物态．(4)理想气体就是分子间没有相互作用力的气体，这是一种理想模型．理想气体无分子势能变化，因此一定质量理想气体的内能的变化只跟温度有关．36【例3】(多选)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，F0为斥力，F0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，若规定无限远处分子势能为零，则下列说法不正确的是()37A．乙分子在b处势能最小，且势能为负值B．乙分子在c处势能最小，且势能为负值C．乙分子在d处势能一定为正值D．乙分子在d处势能一定小于在a处势能E．乙分子在c处加速度为零，速度最大38ACD[由于乙分子由静止释放，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子势能一直在减小，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，分子势能最小，为负值．由于惯性，到达c点后乙分子继续向甲分子靠近，由于分子力为斥力，故乙分子做减速运动，直到速度减为零，设到达d点后返回，故乙分子运动范围在ad之间．在分子力表现为斥力的那一段cd上，随分子间距的减小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子势能随间距的减小一直增加．故B、E正确．]39[一语通关](1)当r＝r0时，分子力F为零，分子势能最小为负值．(2)分子热运动：分子热运动是永不停息无规则的，温度越高越剧烈，大量分子的运动符合统计规律，例如温度升高，分子的平均动能增加，单个分子的运动没有规律也没有实际意义．403．(多选)当两个分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，设r1r0r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中()A．分子力先减小后增大B．分子力有可能先减小再增大最后再减小C．分子势能先减小后增大D．分子势能先增大后减小E．分子力为零时，分子势能最小4