高中物理新高考第一輪復習教案：第1講　分子動理論　內(nèi)能

第十四章

熱學第1講分子動理論內(nèi)能必備知識新學法基礎落實一、分子動理論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體模型，氣體分子通常用立方體模型．(2)分子的大小①分子直徑：數(shù)量級是__________m.②分子質(zhì)量：數(shù)量級是__________kg.③測量方法：__________．(3)阿伏加德羅常數(shù)：NA＝6.02×1023mol－1.[主干知識·填一填]10－1010－26油膜法2．分子熱運動分子永不停息的無規(guī)則運動．(1)擴散現(xiàn)象相互接觸的不同物質(zhì)彼此進入對方的現(xiàn)象．溫度越高，擴散越快，可在固體、液體、氣體中進行．(2)布朗運動懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無規(guī)則運動，微粒__________，溫度__________，布朗運動越顯著．3．分子力分子間同時存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而__________，隨分子間距離的減小而__________，但總是斥力變化得較快．越小越高減小增大二、內(nèi)能1．分子平均動能(1)所有分子動能的__________．(2)溫度是分子平均動能的標志．2．分子勢能由分子間__________決定的能，在宏觀上分子勢能與物體__________有關，在微觀上與分子間的__________有關．3．物體的內(nèi)能(1)內(nèi)能：物體中所有分子的________________與__________的總和．(2)決定因素：溫度、__________和物質(zhì)的量．平均值相對位置體積距離熱運動動能分子勢能體積三、溫度1．意義：宏觀上表示物體的冷熱程度(微觀上標志物體中分子平均動能的大小)．2．兩種溫標(1)攝氏溫標t：單位℃，在1個標準大氣壓下，水的__________作為0℃，沸點作為100℃，在0℃～100℃之間等分100份，每一份表示1℃.(2)熱力學溫標T；單位K，把__________℃作為0K.(3)就每一度表示的冷熱差別來說，兩種溫度是相同的，即ΔT＝Δt.只是零值的起點不同，所以二者關系式為T＝t＋273.15K.(4)絕對零度(0K)，是低溫極限，只能接近不能達到，所以熱力學溫度無負值．冰點－273.151．與化學中的“分子”不一樣，熱學研究組成物體的微粒的運動規(guī)律和統(tǒng)計規(guī)律，把化學中的原子、分子或離子統(tǒng)稱為分子．2．擴散現(xiàn)象的本質(zhì)是分子的運動，固、液、氣三態(tài)均可發(fā)生擴散現(xiàn)象，它直接證明了組成物體的分子在不停地做無規(guī)則運動；布朗運動的主體不是分子，而是液體或氣體中的懸浮顆粒，它間接證明了分子的無規(guī)則運動．3．兩分子間距為r0時分子力為零，分子勢能最低，但不是零，而是負值，因為一般認為分子間距為無窮遠(r>10r0)時，分子勢能為零．4．溫度是分子平均動能的標志，溫度相同時，各種物體分子的平均動能均相同．5．與機械運動相對應的能量稱為機械能；與熱運動相對應的能量稱為內(nèi)能．宏觀上內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度和體積決定．[規(guī)律結論·記一記]一、易混易錯判斷1．質(zhì)量相等的物體含有的分子個數(shù)不一定相等．()2．組成物體的每一個分子運動是有規(guī)律的．()3．布朗運動是液體分子的運動．()4．分子間斥力隨分子間距離的減小而增大，但分子間引力卻隨分子間距離的減小而減小．()5．內(nèi)能相同的物體，溫度不一定相同．()6．分子間無空隙，分子緊密排列．()[必刷小題·測一測]√×××√×二、經(jīng)典小題速練1．(粵教版選擇性必修第三冊P16T1)(多選)下列實驗能說明分子在做無規(guī)則運動的是(

)ACD解析：ACD滴入熱水中的墨水使熱水很快變色，屬于擴散現(xiàn)象，鉛板和金板長時間壓緊在一起，互相滲透，也屬于擴散現(xiàn)象，抽去玻璃板后，兩瓶中的氣體逐漸混合，屬于氣體的擴散現(xiàn)象，而擴散現(xiàn)象正是由分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的．斷面磨平的鉛塊壓緊后能夠吊住大鉤碼，表明分子間存在引力，不能說明分子在做無規(guī)則運動．故A、C、D正確．2．(魯科版選擇性必修第三冊P8T5)分子勢能隨分子間距離變化的圖像如圖所示．根據(jù)圖分析可得(

)A．r1處為分子平衡位置B．r2處為分子平衡位置C．分子間距離足夠大時，分子勢能最小，分子間無相互作用力D．r<r1時，r越小，分子勢能越大，分子間僅有斥力存在解析：B當分子處于平衡位置時，分子力為零，分子勢能最小，所以r2處為分子平衡位置，當r>r2，分子間表現(xiàn)為引力，r增大，分子勢能增大，當r<r1時，分子間表現(xiàn)為斥力，r越小，分子力做負功，分子勢能越大，此時分子間仍有引力存在，故選項B正確．B3．(人教版選擇性必修第三冊P6T3改編)以下關于布朗運動的說法正確的是(

)A．布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B．布朗運動證明，組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動C．向一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾．這說明溫度越高布朗運動越劇烈D．在顯微鏡下可以觀察到煤油中小?；覊m的布朗運動，這說明煤油分子在做無規(guī)則運動解析：D布朗運動是懸浮在液體(或氣體)中的固體顆粒的運動，A錯誤；布朗運動是固體分子或氣體分子的頻繁碰撞引起的，因此，固體顆粒的無規(guī)則運動能說明液體或氣體分子在做無規(guī)則運動，但不能說明組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動，B錯誤；胡椒粉翻滾是熱水的對流運動形成的，不是布朗運動，C錯誤；煤油中小?；覊m的布朗運動是煤油分子的無規(guī)則運動引起的，D正確．D關鍵能力新探究思維拓展命題點一微觀量的估算(自主學習)[核心整合]1．微觀量和宏觀量(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.CDBCD微觀量估算的三點注意(1)微觀量的估算應利用阿伏加德羅常數(shù)的橋梁作用，依據(jù)分子數(shù)N與摩爾數(shù)n之間的關系N＝n·NA，并結合密度公式進行分析計算．(2)注意建立正方體分子模型或球狀分子模型．(3)對液體、固體物質(zhì)可忽略分子之間的間隙；對氣體物質(zhì)，分子之間的距離遠大于分子的大小，氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值不等于氣體分子的體積，僅表示一個氣體分子平均占據(jù)的空間大?。}后反思命題點二擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動(自主學習)[核心整合]1．布朗運動(1)研究對象：懸浮在液體或氣體中的小顆粒．(2)運動特點：無規(guī)則、永不停息．(3)影響因素：顆粒大小、溫度．(4)物理意義：說明液體或氣體分子做永不停息地無規(guī)則的熱運動．2．擴散現(xiàn)象：相互接觸的物體分子彼此進入對方的現(xiàn)象．產(chǎn)生原因是分子永不停息地做無規(guī)則運動．3．擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動，不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點(1)都是無規(guī)則運動(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動

[題組突破]1．(對擴散現(xiàn)象的理解)(多選)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻．下列關于該現(xiàn)象的分析正確的是(

)A．混合均勻主要是碳粒和水分子發(fā)生化學反應引起的B．混合均勻的過程中，水分子和碳粒都在做無規(guī)則運動C．適當加熱可以使混合均勻的過程進行得更迅速D．使用碳粒更大的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速BC解析：BC混合均勻主要是懸浮微粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡導致的，不是碳粒和水分子發(fā)生化學反應引起的，故A錯誤．混合均勻的過程中，水分子做無規(guī)則的運動，碳粒的布朗運動也是無規(guī)則的，故B正確．溫度越高，液體分子運動越劇烈，所以適當加熱可以使混合均勻的過程進行得更迅速，故C正確．做布朗運動的顆粒越小，布朗運動越明顯，所以要使混合均勻的過程進行得更迅速，需要使用碳粒更小的墨汁，故D錯誤．2．(對布朗運動的理解)自2020年初開始，我國發(fā)生了新冠肺炎疫情．面對疫情，中華兒女眾志成城，科學戰(zhàn)“疫”，現(xiàn)在疫情已經(jīng)得到了有效控制.2020年3月3日，國家衛(wèi)健委、國家中醫(yī)藥管理局印發(fā)《關于印發(fā)新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)的通知》，指出新型冠狀病毒的傳播途徑：經(jīng)呼吸道飛沫和密切接觸傳播是主要的傳播途徑，在相對封閉的環(huán)境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能．氣溶膠粒子是懸浮在大氣中的微小顆粒，如云、霧、細菌、塵埃、煙塵等．氣溶膠中的粒子具有很多動力學性質(zhì)、光學性質(zhì)，比如布朗運動，光的反射、散射等．關于封閉環(huán)境中的氣溶膠粒子，下列說法正確的是(

)A．在空氣中會緩慢下沉到地面B．在空氣中會緩慢上升到空中C．在空氣中做無規(guī)則運動D．受到的空氣分子作用力的合力始終等于其所受到的重力C解析：C封閉環(huán)境中的氣溶膠粒子的運動屬于布朗運動，所以在空氣中做無規(guī)則運動，A、B錯誤，C正確；做布朗運動的粒子受力不平衡，所以才能做無規(guī)則運動，D錯誤．3．(對分子熱運動的理解)以下關于熱運動的說法正確的是(

)A．水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B．水凝結成冰后，水分子的熱運動停止C．水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈D．水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大解析：C水流的速度是機械運動的速度，不同于水分子無規(guī)則熱運動的速度，A項錯誤；分子在永不停息地做無規(guī)則運動，B項錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的熱運動越劇烈，故C項正確；水的溫度升高，水分子的平均動能增大，即水分子的平均運動速率增大，但不是每一個水分子的運動速率都增大，D項錯誤．C命題點三分子力、分子勢能、平均動能和內(nèi)能(自主學習)[核心整合]1．分子力及分子勢能圖像分子力F分子勢能Ep圖像隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小，表現(xiàn)為斥力r增大，F(xiàn)做正功，Ep減小r>r0r增大，F(xiàn)先增大后減小，表現(xiàn)為引力r增大，F(xiàn)做負功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0Ep最小，但不為零r>10r0引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0Ep＝02.分析物體內(nèi)能問題的四點提醒(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內(nèi)能的說法．(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、物質(zhì)的量以及物質(zhì)狀態(tài)．(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同．3．物體的內(nèi)能與機械能的比較內(nèi)能機械能定義物體中所有分子熱運動動能與分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱決定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關量值任何物體都有內(nèi)能可以為零測量無法測量可測量本質(zhì)微觀分子的運動和相互作用的結果宏觀物體的運動和相互作用的結果運動形式熱運動機械運動聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，能的總量守恒

[題組突破]1．(對分子力的理解)(多選)將一個分子P固定在O點，另一個分子Q從圖中的A點由靜止釋放，兩分子之間的作用力與間距關系的圖像如圖所示，則下列說法正確的是(

)A．分子Q由A運動到C的過程中，先加速再減速B．分子Q在C點時分子勢能最大C．分子Q在C點時加速度大小為零CD解析：CD分子Q在由A運動到C的過程中，一直受引力作用，速度一直增加，動能增加，分子勢能減小，在C點的分子勢能最小，選項A、B錯誤；分子Q在C點時受到的分子力為零，故Q在C點時加速度大小為零，選項C正確；分子Q由A點釋放后運動到C點左側的過程中，分子間的引力先增大后減小，然后到C點左側時分子力為斥力且逐漸變大，故加速度先增大后減小再增大，選項D正確．2.(分子力與分子勢能的綜合問題)(2021·全國高三專題練習)(多選)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能，在兩個分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中(

)A．F不斷增大B．F先增大后減小C．Ep不斷減小D．Ep先增大后減小解析：BC由分子力與距離的關系圖像可知，F(xiàn)表現(xiàn)為引力，先增大后減小，A錯誤，B正確；由分子勢能與距離的關系圖像可知，Ep不斷減?。瓹正確，D錯誤．BC3．(對溫度和內(nèi)能的理解)(2021·武漢模擬)(多選)關于溫度和內(nèi)能的理解，下列說法正確的是(

)A．溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則物體的分子平均動能大B．系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的C．做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但是單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能D．不計分子之間的分子勢能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能解析：AB溫度是分子平均動能的標志，選項A正確；系統(tǒng)的內(nèi)能是一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，選項B正確；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項C錯誤；質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣的平均動能相同，但它們的物質(zhì)的量不同，內(nèi)能不同，選項D錯誤．AB限時規(guī)范訓練123456CD解析：CD氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關，還與分子平均速率有關，選項A錯誤；由于分子的無規(guī)則運動，氣體的體積可以占據(jù)很大的空間，故不能用摩爾體積除以分子體積得到阿伏加德羅常數(shù)，選項B錯誤；布朗運動的微粒非常小，肉眼是看不到的，陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運動是機械運動，不是布朗運動，選項C對；擴散可以在固體中進行，生產(chǎn)半導體器件時需要在純凈的半導體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成，選項D對．1234562．(2021·山東泰安模擬)新型冠狀病毒在世界范圍內(nèi)的肆虐，給我們的生命財產(chǎn)造成了重大損失．為了預防，人們使用乙醇噴霧消毒液和免洗洗手液，兩者的主要成分都是酒精，則下列說法正確的是(

)A．在房間內(nèi)噴灑乙醇噴霧消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是酒精分子做布朗運動的結果B．在房間內(nèi)噴灑乙醇噴霧消毒液后，會聞到淡淡的酒味，與分子運動無關C．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液體分子擴散到了空氣中D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，分子間距不變123456C解析：C本題考查實際生活中的擴散現(xiàn)象．在房間內(nèi)噴灑乙醇噴霧消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是由于酒精分子擴散的結果，擴散現(xiàn)象的本質(zhì)就是分子在不停地做無規(guī)則運動，A、B錯誤；因為一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運動，所以使用免洗洗手液時，手部很快就干爽了，這是擴散現(xiàn)象，C正確；洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，溫度不變，分子平均動能不變，但是分子間距變大，D錯誤．123456123456ABC1234564．(2021·廣東珠海市高三二模)(多選)我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作，PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5μm的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體形成危害礦物燃料燃燒的排放物是形成PM2.5的主要原因．下列關于PM2.5的說法中正確的是(

)A．PM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當B．PM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動C．減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度D．PM2.5必然有內(nèi)能123456CD解析：CD

“PM2.5”是指直徑小于等于2.5微米的顆粒物，PM2.5尺度大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級，故A錯誤；PM2.5在空氣中的運動是固體顆粒、是分子團的運動，不是分子的熱運動．故B錯誤；煤和石油的燃燒會產(chǎn)生大量的粉塵顆粒，如果減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度．故C正確；分子在不停地做無規(guī)則運動，PM2.5內(nèi)能不為零，故D正確．1234565．(多選)分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線如圖甲、乙兩條曲線所示(取無窮遠處分子勢能Ep＝0)．下列說法正確的是(

)A．乙圖線為分子勢能與分子間距離的關系圖線B．當r