2022届高考物理一轮复习备课攻略 分子动理论 内能（课件）

了解分子动理论的基本观点及相关的实01验证据。通过实验,了解扩散现象。观察并能解02释布朗运动。 PART01ü回归教材ü夯实基础 基础巩固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_0_－_1_0m。V油膜法测分子直径：d＝，V是油滴体积，S是单分子油膜的面积。S(2)一般分子质量的数量级为_1_0_-_26_kg。相同(3)阿伏加德罗常数：1mol的任何物质都含有_____的微粒数，这个数叫阿伏加德罗常数N，N＝6__.0_2_×__1_0_2_3_mol－1。AA2．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__高_，扩散越快。(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的颗粒永不停息地做无规则运动。布朗运动反映了液__体___分__子__的无规则运动。颗粒越__高_，运动越明显；温度越__小_，运动越剧烈。(3)热运动：_分___子_永不停息的无规则运动。 基础巩固3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系：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，但斥力比引力变化得快；(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示)由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9m)时，分子力很弱，可以忽略不计. 基础巩固1．温度(1)温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观上表示分子的_平__均__动__能__。(2)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，温度一切达到热平衡的系统都具有相同的_____。2．两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的比较：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT。(2)关系：T＝__t_＋__2_7_3_.1_5__K。 基础巩固3.分子的动能分子热运动(1)分子动能是所具有的动能；温度(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，是分子热运动的平均动能的标志；总和(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的.4.分子的势能相互位置(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的决定的能.(2)分子势能的决定因素①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；②宏观上：决定于体积和状态. 基础巩固4.分子的势能(3)分子力、分子势能与分子间距离r的关系图5.物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是状态量；(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定，即由物体内部状态决定；(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关；(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递. PART02ü方法归纳ü提升能力 考点探究1.两种分子模型物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型。(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,6V如图所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d3(球体3模型)或dV(立方体模型)。 考点探究1.两种分子模型(2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间,如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体,所以。提醒:对于气体,利用得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。 考点探究2.宏观量与微观量的相互关系(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Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.(3)相互关系 考点探究BDE 考点探究 考点探究ACE 考点探究 考点探究 考点探究2.实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.3.实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差.(2)配制油酸酒精溶液，取纯油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500mL含1mL纯油酸的油酸酒精溶液.(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.(4)根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. 考点探究(5)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上.(6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上.(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.(8)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(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个).(9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d.(10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小. 考点探究 考点探究【例2】在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，则：(1)油膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 考点探究 考点探究【变式训练2】在做“用油膜法估测分子大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得1mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是2.5×10-6mL,油酸膜的面积是4141cm2,据上述数据,估测出油酸分子的直径是6.1×10-10m。 考点探究1.布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体中的小颗粒；(2)运动特点：无规则、永不停息；(3)相关因素：颗粒大小、温度；(4)物理意义：说明液体分子做永不停息的无规则的热运动.2.扩散现象相互接触的物体分子彼此进入对方的现象.产生原因：分子永不停息地做无规则运动. 考点探究3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子分子的运动，发生在分子的运动，不能通比分子大得多的区别固体、液体、气体任过光学显微镜直接观微粒的运动何两种物质之间察到共同点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 考点探究4.气体的分子动理论(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。(2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。(3)气体分子的运动方向:气体分子的运动时杂乱无章的,但向各个方向运动的机会均等。(4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。 考点探究【例3】(多选)雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。 考点探究据此材料，以下叙述正确的是()A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－5m的悬浮颗粒物B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D．PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大E．PM10必然有内能[答案]ACE 考点探究[解析]PM10表示直径小于或等于1.0×10－5m的悬浮颗粒物，A项正确；PM10悬浮在空气中，受到的空气分子作用力的合力等于其所受到的重力，B项错误；由题意推断，D项错误；PM10和大颗粒物的悬浮是由于空气分子的撞击，故它们都在做布朗运动，C项正确；所有物体的内能都不为0，E项正确。 考点探究【变式训练3】(多选)关于布朗运动,下列说法中正确的是(BC)。A.布朗运动就是热运动B.悬浮在液体中的固体小颗粒越大,则其所做的布朗运动就越剧烈C.布朗运动虽不是分子运动,但它能反映分子的运动特征D.布朗运动的剧烈程度与温度有关,这说明分子运动的剧烈程度与温度有关 考点探究【变式训练4】甲图和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。【解析】布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动，布朗运动是由于液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显。由题图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；温度越高，布朗运动越剧烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈。 考点探究1.分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0).(1)当r＞r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加.(2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加.(3)当r＝r0时，分子势能最小. 考点探究2.判断分子势能变化的两种方法：(1)根据分子力做功判断。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；(2)利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同，不要混淆。 考点探究【例4】(多选)如图甲所示是分子间作用力与分子间距之间的关系，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于10r0时，分子间作用力就可以忽略；如图乙所示是分子势能与分子间距之间的关系，a是图线上一点，ab是在a点的图线切线。下列说法中正确的有()A．分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点B．图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关C．图乙中Oa的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小D．图乙中ab的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小E．理想气体分子间距一般大于10r0，所以总分子势能视为不变 考点探究[解析]综合题设及题图信息可知，分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点，故A正确；图甲阴影部分面积表示分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，所以B错误；分子势能与分子间距图像中，图线切线的斜率的大小表示分子间作用力大小，所以C错误，D正确；理想气体分子间距一般大于10r0，分子间作用力忽略不计，分子势能不变，选取无穷远处为零势能点，则分子势能为零，所以总分子势能视为不变，且分子势能为零，所以E正确。 考点探究 考点探究【变式训练6】分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是()A.从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小B．从r＝r2到r＝r1分子力的大小先减小后增大C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小【解析】选D。从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；由题图可知，在r＝r0时分子力为零，故从r＝r2到r＝r1分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；分子势能在r＝r0时最小，故从r＝r2到r＝r0分子势能一直在减小，故C错误；从r＝r2到r＝r1分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D正确。 考点探究1．分子动能、分子势能、内能、机械能的比较能量分子动能分子势能内能机械能由分子间相所有分子的热运物体的动能、重分子无规则定义对位置决定动动能和分子势力势能和弹性势运动的动能的势能能的总和能的总和跟宏观运动状态、决定温度(决定分温度、体积、物分子间距参考系和零势能因素子平均动能)质的量点的选取有关温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子备注没有实际意义 考点探究2.改变内能的两种方式： 考点探究【典例5】给一定质量、温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在相互作用的势能。在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题下列说法中正确的是()A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 考点探究【解析】选D。温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大。由题意，在水反常膨胀的过程中，虽然体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功，即吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功。故A、B、C错误，D正确。 考点探究【变式训练7】(多选)关于物体的内能，下列叙述正确的是（）A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零C.内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同E.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关【解析】选B、D、E。温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能都不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的物体，它们的温度可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确。