【與名師對(duì)話】高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 第一講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能課件 新人教版選修33 .ppt

對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)p193 一 分子動(dòng)理論1 物體是由大量分子組成的 1 分子模型 主要有兩種模型 固體與液體分子通常用球模型 氣體分子通常用立方體模型 2 分子的大小 分子直徑 數(shù)量級(jí)是10 10 m 分子質(zhì)量 數(shù)量級(jí)是10 27 kg 10 26 kg 測(cè)量方法 油膜法 3 阿伏加德羅常數(shù) 1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù) na 6 02 1023mol 1 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁 2 分子的熱運(yùn)動(dòng) 1 擴(kuò)散現(xiàn)象 定義 相互接觸的不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象 擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的證明 實(shí)質(zhì) 擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的 也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果 而是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 2 布朗運(yùn)動(dòng) 定義 在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的微粒的永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 特點(diǎn) 微粒越小 溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 布朗運(yùn)動(dòng)是由成千上萬(wàn)個(gè)分子組成的 分子集團(tuán) 即物質(zhì)微粒的運(yùn)動(dòng) 微粒運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性是液體 氣體 分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 成因 布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 對(duì)微粒撞擊作用的不平衡性引起的 由于微粒做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 從而間接反映了液體分子也做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 3 布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象的異同 它們都反映了分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 它們都隨溫度的升高而表現(xiàn)得更明顯 布朗運(yùn)動(dòng)只能在液體 氣體中發(fā)生 而擴(kuò)散現(xiàn)象可以發(fā)生在任何狀態(tài)的兩種物質(zhì)之間 問(wèn)題探究1為什么懸浮顆粒越小 溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 提示 布朗運(yùn)動(dòng)在相同溫度下 懸浮顆粒越小 它的線度越小 表面積也越小 在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少 顆粒受到來(lái)自各個(gè)方向的撞擊力越不平衡 另外 顆粒線度小 它的質(zhì)量越小 因而沖擊力引起的加速度更大 因此懸浮顆粒越小 布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著 相同的顆粒懸浮在同種液體中 液體溫度升高 分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大 對(duì)懸浮顆粒的撞擊作用也越大 顆粒受到來(lái)自各個(gè)方向的撞擊力越不平衡 由撞擊力引起的加速度更大 所以溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著 由此可見(jiàn)影響布朗運(yùn)動(dòng)是否劇烈的因素是溫度高低及顆粒的大小 問(wèn)題探究2從比較暗的房間里觀察到入射陽(yáng)光的細(xì)光束中有懸浮在空氣里的微粒 這些微粒的運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)嗎 為什么 提示 只有足夠小的顆粒才能產(chǎn)生顯著的布朗運(yùn)動(dòng) 用肉眼是不能看到布朗運(yùn)動(dòng)的 只有在顯微鏡下才能看到 這些用肉眼可以看到的微粒是相當(dāng)大的 某時(shí)刻它們所受的各方向空氣分子的碰撞的合力幾乎為零 這么小的合力對(duì)相當(dāng)大的微粒來(lái)說(shuō) 是不能使它做布朗運(yùn)動(dòng)的 這些微粒的運(yùn)動(dòng)是氣體對(duì)流和重力作用引起的 3 分子力分子間同時(shí)存在引力和斥力 且都隨分子間距離的增大而減小 隨分子間距離的減小而增大 但總是斥力變化得較快 如右圖所示 1 當(dāng)r r0時(shí) f引 f斥 f 0 2 當(dāng)rr0時(shí) f引和f斥都隨距離的增大而減小 但f斥比f(wàn)引減小得更快 f表現(xiàn)為引力 4 當(dāng)r 10r0 10 9m 時(shí) f引和f斥都已經(jīng)十分微弱 可以認(rèn)為分子間沒(méi)有相互作用力 f 0 二 內(nèi)能1 溫度和溫標(biāo) 1 溫度 從宏觀上看 溫度是表示物體冷熱程度的物理量 當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)必然有共同的溫度 從微觀上看 溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志 2 溫標(biāo) 如果要定量地描述溫度 就必須有一套方法 這套方法就是溫標(biāo) 常見(jiàn)的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo) 3 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系熱力學(xué)溫度 t 的單位 開(kāi)爾文 符號(hào) k 攝氏溫度 t 的單位 攝氏度 符號(hào) 換算關(guān)系 t t 273 15k t t 2 分子平均動(dòng)能所有分子的動(dòng)能的平均值 分子的平均動(dòng)能在宏觀上只與物體的溫度有關(guān) 3 分子勢(shì)能由分子間的相互位置決定的能 分子勢(shì)能在宏觀上與物體的體積有關(guān) 在微觀上與分子間的距離有關(guān) 4 物體的內(nèi)能 1 內(nèi)能 物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和 2 決定因素 溫度 體積和物質(zhì)的量 即摩爾數(shù) 問(wèn)題探究3物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 提示 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 因此可以根據(jù)物體溫度的變化判斷分子平均動(dòng)能的變化 溫度升高則分子的平均動(dòng)能增加 溫度降低則分子的平均動(dòng)能減少 分子勢(shì)能由分子的相對(duì)位置決定 宏觀上與物體的體積有關(guān) 但分子勢(shì)能的變化與物體體積變化的關(guān)系則不能一概而論 應(yīng)具體情況具體分析 當(dāng)分子間距r r0時(shí) 分子勢(shì)能隨體積的增加而增大 因分子力做負(fù)功 隨體積的減小而減小 因分子力做正功 而當(dāng)分子間距r r0時(shí) 分子勢(shì)能隨體積的減小而增加 因分子力做負(fù)功 隨體積的增大而減少 因分子力做正功 總之 決定分子勢(shì)能變化的根本原因是分子力的做功情況 因此 分析分子勢(shì)能變化情況時(shí) 一定要抓住分子力做功這一線索 不能只從體積的變化去判斷分子勢(shì)能的變化 三 氣體分子運(yùn)動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)規(guī)律1 氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì) 幾率 相等 2 大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多 速率中等的分子數(shù)目多 兩頭少 速率大或小的分子數(shù)目少 的規(guī)律 3 當(dāng)溫度升高時(shí) 中間多 的這一 高峰 向速率大的一方移動(dòng) 分子的平均速率增大 分子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈 因此說(shuō) 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)p194 要點(diǎn)一布朗運(yùn)動(dòng)的理解1 研究對(duì)象 懸浮在液體 氣體中的小顆粒 2 特點(diǎn) 永不停息 無(wú)規(guī)則 顆粒越小 現(xiàn)象越明顯 溫度越高 運(yùn)動(dòng)越激烈 肉眼看不到 3 成因 布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)小顆粒撞擊力的不平衡引起的 是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 1 布朗運(yùn)動(dòng)不是固體分子的運(yùn)動(dòng) 也不是液體分子的運(yùn)動(dòng) 而是小顆粒的運(yùn)動(dòng) 是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 2 布朗運(yùn)動(dòng)中的顆粒很小 肉眼看不見(jiàn) 需用顯微鏡才能觀察到 關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是 a 布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)b 布朗運(yùn)動(dòng)是組成固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映c 布朗運(yùn)動(dòng)是液體或氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映d 觀察時(shí)間越長(zhǎng) 布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著e 陽(yáng)光從縫隙射入教室 從陽(yáng)光中看到的塵埃的運(yùn)動(dòng)就是布朗運(yùn)動(dòng) 解析 布朗顆粒是很多固體分子組成的集體 所以布朗運(yùn)動(dòng)不是分子的運(yùn)動(dòng) 但它反映了液體或氣體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 所以a b都錯(cuò) c對(duì) 做布朗運(yùn)動(dòng)的顆粒很小 通常在顯微鏡下才能看到 用肉眼在陽(yáng)光下看到的塵埃 其尺寸比布朗運(yùn)動(dòng)中的顆粒大得多 空氣分子對(duì)它的碰撞的不平衡性已不明顯 它們?cè)诳諝庵锌雌饋?lái)無(wú)序 實(shí)際是有一定的運(yùn)動(dòng)方向的 主要是由于重力 空氣浮力和氣流的共同影響形成的 e錯(cuò) 答案 c 要點(diǎn)二物體內(nèi)能和機(jī)械能的對(duì)比 1 物體的體積越大 分子勢(shì)能不一定就越大 如0 的水結(jié)成0 的冰后體積變大 但分子勢(shì)能卻減小了 2 理想氣體分子間相互作用力為零 故分子勢(shì)能忽略不計(jì) 一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān) 3 內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的 不存在某個(gè)分子的內(nèi)能的說(shuō)法 一顆炮彈在空中以某一速度v飛行 有人說(shuō) 由于炮彈中所有分子都具有這一速度 所以分子具有動(dòng)能 又由于分子都處于高處 所以分子又具有勢(shì)能 因此分子的上述動(dòng)能和勢(shì)能的總和就是炮彈的內(nèi)能 試分析這種說(shuō)法是否正確 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)p195 題型一微觀量的估算問(wèn)題阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁 在此所指的微觀物理量為 分子的體積v0分子的直徑d 分子的質(zhì)量m 宏觀物理量為 物質(zhì)的體積v 摩爾體積vmol 物質(zhì)的質(zhì)量m 摩爾質(zhì)量mmol 物質(zhì)的密度 在利用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行估算時(shí) 一是要正確選用公式 二是要注意建立恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?物理模型一般分為兩類 一類是對(duì)于固態(tài)和液態(tài)物質(zhì) 因?yàn)榉肿娱g距離非常小 所以把這兩種物態(tài)的分子看成是球體 并且一個(gè)挨一個(gè)的緊密排列 不再考慮分子之間的距離 物體的宏觀體積認(rèn)為是組成物體所有分子體積之和 另一類是對(duì)于氣態(tài)物質(zhì) 分子間距離很大 一般r 10r0 在這樣情況下 氣體的宏觀體積要比組成氣體的所有分子的總體積大得多 所以對(duì)氣體經(jīng)常要求估算分子的間距 這時(shí)建立模型時(shí) 是把氣體分子看作占據(jù)一個(gè)小立方體 小立方體的邊長(zhǎng)即為分子的間距 而氣體的總體積認(rèn)為等于這些小立方體的體積之和 特別注意的是 小立方體的體積絕不等于氣體分子的體積 這種模型是不能估算氣體分子大小的 思路誘導(dǎo) 1 式中na 是氣體的摩爾體積嗎 2 對(duì)氣體能估算每個(gè)氣體分子的大小嗎 嘗試解答 由阿伏加德羅常數(shù) 摩爾質(zhì)量 分子質(zhì)量 摩爾體積 密度 分子質(zhì)量 摩爾體積 分子占有體積 可得 正確 錯(cuò)誤 答案 b 題型二分子力與分子勢(shì)能 1 要準(zhǔn)確掌握分子力隨距離變化的規(guī)律 分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力 引力和斥力都隨著距離的減小而增大 隨著距離的增大而減小 但斥力變化得快 2 分子力做功與常見(jiàn)的力做功有相同點(diǎn) 就是分子力與分子運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí) 做正功 相反時(shí)做負(fù)功 也有不同點(diǎn) 就是分子運(yùn)動(dòng)方向不變 可是在分子靠近的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)先做正功再做負(fù)功的情況 例2 2011 鄭州質(zhì)量檢測(cè) 下列敘述中 正確的是 a 布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的反映b 分子間距離越大分子勢(shì)能越大 分子間距離越小分子勢(shì)能越小c 兩個(gè)鉛塊壓緊后能連在一起 說(shuō)明分子間有引力d 用打氣筒向籃球充氣時(shí)需要用力 說(shuō)明氣體分子間有斥力 思路誘導(dǎo) 1 分子勢(shì)能的變化是由分子間距離變化時(shí) 分子力做功來(lái)量度的 跟分子力的大小無(wú)直接關(guān)系 2 氣體分子間距離比平衡距離r 10 10m 大很多 嘗試解答 布朗運(yùn)動(dòng)是由于懸浮的微粒受到各個(gè)方向液體分子的不平衡撞擊而形成的 故布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子熱運(yùn)動(dòng)的反映 a正確 當(dāng)兩分子間的距離大于r0時(shí) 分子間距離越大勢(shì)能越大 分子間距離越小 勢(shì)能越小 而當(dāng)兩分子間的距離小于r0時(shí) 分子間距離越大勢(shì)能越小 分子間距離越小 勢(shì)能越大 b錯(cuò)誤 兩個(gè)鉛塊壓緊后 由于分子間存在引力 故能連在一起 c正確 用打氣筒向籃球充氣時(shí) 壓強(qiáng)增大 對(duì)活塞的壓力增大 故打氣時(shí)需要用力 d錯(cuò)誤 答案 ac 如圖所示 用f表示兩分子間的作用力 ep表示分子間的分子勢(shì)能 在兩個(gè)分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過(guò)程中 a f不斷增大 ep不斷減小b f先增大后減小 ep不斷減小c f不斷增大 ep先增大后減小d f ep都是先增大后減小 解析 分子間的作用力是矢量 分子勢(shì)能是標(biāo)量 由圖象可知f先增大后減小 ep則不斷減小 b正確 答案 b 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)p196 易錯(cuò)點(diǎn)1 對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理解不清做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 得到某個(gè)觀測(cè)記錄如右圖 圖中記錄的是 a 分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況b 某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡c 某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間圖線d 按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線 易錯(cuò)分析 把布朗運(yùn)動(dòng)當(dāng)成分子的運(yùn)動(dòng) 錯(cuò)選a 把布朗運(yùn)動(dòng)當(dāng)成有規(guī)律的運(yùn)動(dòng) 錯(cuò)選b 正確解答 圖中軌跡不是微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡 是按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線 d正確 答案為d 為了研究布朗運(yùn)動(dòng) 某同學(xué)用鐵架臺(tái)把一個(gè)數(shù)碼dv固定在顯微鏡的上方 調(diào)準(zhǔn)焦距后觀察水中花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)情況 過(guò)了較長(zhǎng)一段時(shí)間后 他把視頻放在電腦上 通過(guò)專業(yè)視頻軟件的快放功能觀察畫(huà)面 則下列說(shuō)法不正確的是 a 既能看到水分子也能看到懸浮的花粉粒 且水分子不停地撞擊花粉粒b 畫(huà)面上連成一片的液體 實(shí)際上就是由許許多多的靜止不動(dòng)的水分子組成的c 可以看到花粉顆粒在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 這就是布朗運(yùn)動(dòng)d 越大的花粉顆粒 運(yùn)動(dòng)越明顯 解析 在顯微鏡下 只能看到懸浮的花粉粒 看不到水分子 a錯(cuò)誤 b錯(cuò)誤 可以看到花粉顆粒在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 這就是布朗運(yùn)動(dòng) 但越小的花粉顆粒 運(yùn)動(dòng)越明顯 c正確 d錯(cuò)誤 答案 abd 易錯(cuò)點(diǎn)2 引力 斥力 分子力與分子間距離關(guān)系不明確 2010 全國(guó) 如圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線 下列說(shuō)法正確的是 a 當(dāng)r大于r1時(shí) 分子間的作用力表現(xiàn)為引力b 當(dāng)r小于r1時(shí) 分子間的作用力表現(xiàn)為斥力c 當(dāng)r等于r2時(shí) 分子間的作用力為零d 在r由r1變到r2的過(guò)程中 分子間的作用力做負(fù)功 易錯(cuò)分析 粗心大意把勢(shì)能ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線當(dāng)成分子力f與r的關(guān)系曲線 錯(cuò)選問(wèn)題選項(xiàng) 把圖線與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)表示什么含義搞不清 誤以為是平衡位置 錯(cuò)選a或d 在f r圖象中圖線與r軸的交點(diǎn)是平衡位置 此時(shí)分子力為零 分子勢(shì)能最小 為負(fù)值 在ep r圖象中圖線與r軸的交點(diǎn)表示分子勢(shì)能為零 不能認(rèn)為也是平衡位置 正確解答 本題考查分子勢(shì)能 分子力 分子間距 同時(shí)考查考生獲取信息的能力 由圖象可知r2對(duì)應(yīng)的分子間距為分子的平衡距離r0 在此距離分子力為零 選項(xiàng)c正確 當(dāng)分子間距r r1時(shí)分子力可能表現(xiàn)為斥力 引力或?yàn)榱?a錯(cuò) 當(dāng)r r1時(shí) 分子力一定表現(xiàn)為斥力 b正確 當(dāng)r由r1變到r2的過(guò)程中 斥力做正功 d錯(cuò)誤 答案為bc 分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生 并隨著分子間距的變化而變化 則 a 分子間引力隨分子間距的增大而增大b 分子間斥力隨分子間距的減小而增大c 分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大d 分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大 解析 本題考查分子力的特點(diǎn) 分子力隨分子間距離變化的關(guān)系如圖所示 從圖象中可以看出 分子間斥力和引力都隨分子間距離的增大而減小 隨分子間距離的減小而增大 但斥力變化得更快一些 a項(xiàng)錯(cuò)誤 b項(xiàng)正確 實(shí)際的分子力是引力和斥力的合力 如圖中實(shí)線所示 可以看出 在r r0時(shí) 隨著分子間距離的減小 分子力先增大后減小 當(dāng)r r0時(shí)分子力為零