高中物理(新人教版)選擇性必修3分子動能和分子勢能1

高中物理(新人教版)選擇性必修3分子動能和分子勢能目錄contents分子動理論基本概念分子動能與溫度關系分子勢能及其影響因素氣體性質與微觀解釋熱力學第一定律與能量守恒固體、液體和氣體間相互轉化01分子動理論基本概念

物質由大量分子組成阿伏伽德羅常數(shù)1mol任何物質都含有相同的粒子數(shù)，這個常數(shù)被稱為阿伏伽德羅常數(shù)，通常用NA表示。分子的質量和體積分子質量非常小，一般分子的直徑只有10^-10m左右，分子體積也很小。物質的量濃度單位體積內所含溶質B的物質的量，稱為物質的量濃度，用符號cB表示。懸浮在液體或氣體中的微粒所做的永不停息的無規(guī)則運動，稱為布朗運動。布朗運動不同物質能夠彼此進入對方的現(xiàn)象，稱為擴散現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象表明一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則的運動。擴散現(xiàn)象分子的無規(guī)則運動與溫度有關，因此分子的無規(guī)則運動又叫做熱運動。熱運動分子永不停息地做無規(guī)則運動分子間作用力分子之間存在的相互作用力，包括引力和斥力。引力和斥力的平衡當分子間距離等于平衡距離時，引力和斥力相等，分子力為零；當分子間距離小于平衡距離時，斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力；當分子間距離大于平衡距離時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力。分子勢能由于分子間存在相互作用力，因此分子具有勢能，稱為分子勢能。分子間存在相互作用力02分子動能與溫度關系溫度越高，分子平均動能越大隨著溫度的升高，分子的熱運動加劇，平均動能增大。溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)單個分子的動能是不斷變化的，但大量分子的平均動能卻表現(xiàn)出穩(wěn)定的特征，即溫度。溫度是分子平均動能標志在一定溫度下，不同速率的分子數(shù)所占的比例呈現(xiàn)特定的分布規(guī)律，這種分布規(guī)律可用麥克斯韋速率分布曲線來描述。隨著溫度的升高，分布曲線向速率增大的方向移動，且曲線形狀發(fā)生變化，峰值降低，曲線變寬。不同溫度下分子速率分布曲線分布曲線的特點麥克斯韋速率分布曲線實驗步驟將空氣封閉在絕熱容器內，通過改變容器的體積來改變空氣的壓強和溫度，記錄實驗數(shù)據(jù)并進行分析處理。實驗原理利用熱力學第一定律和理想氣體狀態(tài)方程，通過測量空氣在絕熱過程中壓強和體積的變化，可求得空氣的比熱容比。實驗結果根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可求得空氣的比熱容比，進一步驗證熱力學理論和理想氣體狀態(tài)方程的正確性。實驗：測定空氣比熱容比03分子勢能及其影響因素分子間相互作用力引起的勢能，與分子間距離有關。分子勢能定義$E_p=frac{A}{r^{12}}-frac{B}{r^6}$，其中$A$、$B$為常數(shù)，$r$為分子間距離。分子勢能表達式分子勢能概念及表達式距離對分子勢能的影響分子間距離增大，引力與斥力均減小，但斥力減小更快，因此分子勢能先減小后增大。角度對分子勢能的影響對于非球形分子，分子間相互作用力與分子間相對角度有關，因此分子勢能也會受到角度的影響。影響因素分析：距離、角度等通過測量固體和液體表面張力，了解分子間相互作用力對物質性質的影響。實驗目的表面張力是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力，其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。實驗原理實驗：探究固體和液體表面張力實驗步驟1.準備實驗器材，包括表面張力計、待測液體、固體樣品等。2.將待測液體倒入表面張力計中，測量液體的表面張力。實驗：探究固體和液體表面張力0102實驗：探究固體和液體表面張力4.分析實驗數(shù)據(jù)，得出固體和液體表面張力的關系以及分子間相互作用力對物質性質的影響。3.將固體樣品放置在表面張力計上，測量固體與液體接觸角的大小，從而計算固體的表面張力。04氣體性質與微觀解釋氣體壓強產(chǎn)生原因和微觀解釋氣體壓強產(chǎn)生原因氣體壓強是由氣體分子對容器壁的頻繁碰撞而產(chǎn)生的。微觀解釋氣體分子在不停地做無規(guī)則熱運動，它們與容器壁發(fā)生碰撞，對容器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。單位面積上的壓力就是氣體的壓強。溫度對氣體性質影響溫度升高，氣體分子的平均動能增大，氣體壓強增大。溫度降低，氣體分子的平均動能減小，氣體壓強減小。理想氣體狀態(tài)方程對于一定質量的理想氣體，其狀態(tài)參量壓強p、體積V和溫度T之間的關系可以表示為pV/T=C（常數(shù)）。應用利用理想氣體狀態(tài)方程可以解釋和計算氣體的各種性質和行為，如氣體的膨脹、壓縮、溫度變化等過程中的壓強、體積和溫度的變化。理想氣體狀態(tài)方程及應用05熱力學第一定律與能量守恒熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。熱力學第一定律的表述它闡明了熱能與機械能之間的轉換關系，揭示了能量守恒和轉換的普遍規(guī)律，為熱力學和物理學的發(fā)展奠定了基礎。熱力學第一定律的意義熱力學第一定律表述和意義VS能量守恒定律是自然界的基本定律之一，適用于所有物理、化學和生物過程。它表明，在封閉系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉換為另一種形式。能量守恒的應用能量守恒定律在各個領域都有廣泛的應用，如機械工程、化學工程、航空航天工程等。通過分析和計算能量的轉換和傳遞過程，可以優(yōu)化系統(tǒng)設計和提高能源利用效率。能量守恒的普遍性能量守恒在自然界中普遍性永動機的定義永動機是一種不需要外界輸入能量或者只需要一個初始能量就可以永遠做功的機器。永動機不可能實現(xiàn)的原因根據(jù)能量守恒定律，任何機器都不能憑空產(chǎn)生能量。永動機違反了能量守恒定律，因為它試圖在沒有外部能源的情況下持續(xù)產(chǎn)生功。因此，永動機是不可能實現(xiàn)的。歷史上許多科學家和發(fā)明家都嘗試過制造永動機，但都以失敗告終。這些嘗試證明了能量守恒定律的正確性和永動機的不可能性。案例分析：永動機不可能實現(xiàn)原因06固體、液體和氣體間相互轉化轉化條件物質狀態(tài)的變化取決于溫度和壓力。轉化過程物質從固態(tài)到液態(tài)需要吸熱，從液態(tài)到氣態(tài)也需要吸熱；反之，物質從氣態(tài)到液態(tài)需要放熱，從液態(tài)到固態(tài)也需要放熱。物質三態(tài)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)是物質最常見的三種狀態(tài)。物質三態(tài)間相互轉化條件和過程水循環(huán)過程蒸發(fā)凝結降水案例分析：自然界中水循環(huán)現(xiàn)象水在自然界中以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種形式存在，并通過蒸發(fā)、凝結、降水等過程進行循環(huán)。升入高空的水蒸氣遇冷凝結成小水滴或冰晶，形成云。水從地面、湖泊和其他水域蒸發(fā)成水蒸氣升入空中。當云中的小水滴或冰晶增長到一定程度時，會由于重力作用下降形成雨、雪等降水。實驗目的01通過觀察冰融化過程中的溫度變化，理解物質狀態(tài)變化與溫度的關系。實驗步驟02將冰塊放入燒杯中，用溫度計測量冰塊的初始溫度；然后緩慢加熱冰