高考物理沖刺：知識(shí)講解-分子動(dòng)理論

物理總復(fù)習(xí)：分子動(dòng)理論

編稿：李傳安審稿：

r普癡魂帶】

（物質(zhì)是由大量分子組成的

分子動(dòng)理論j分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

（分子間存在相互作用力

r+n幺匕份子動(dòng)能

內(nèi)能1分子勢(shì)能

!與微觀的橋梁，進(jìn)行

分子動(dòng)理論

熱力學(xué)第一定律:AU=部+創(chuàng)-h一TMT

熱力學(xué)定律廿卜永動(dòng)機(jī)不可制成

能量守恒

卮鬻著｝機(jī)械效率永遠(yuǎn)小汨

熱力學(xué)第二定律，等概念。

［實(shí)嗡：用油膜法估測(cè)分子的大小

【考點(diǎn)梳理】

考點(diǎn)一、物質(zhì)是由大量分子組成的

1、分子體積

分子體積很小，它的直徑數(shù)量級(jí)是10一“骨。

油膜法測(cè)分子直徑：d=3，V是油滴體積，S是水面上形成的單分子油膜的

面積。

2、分子質(zhì)量

分子質(zhì)量很小，一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是10-26必。

3、阿伏伽德羅常數(shù)

1摩爾的任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同，這個(gè)數(shù)的測(cè)量值

NA=6.02X1023/6。/。

要點(diǎn)詮釋：

關(guān)于計(jì)算分子大小的兩種物理模型：

L對(duì)于固體和液體

對(duì)于固體和液體，分子間距離比較小，可以認(rèn)為分子是一個(gè)個(gè)緊挨著的，設(shè)

分子體積為匕，則分子直徑：d=欄（球體模型），d=標(biāo)（立方體模型X

2、對(duì)于氣體

對(duì)于氣體，分子間距離比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計(jì)算出

兩氣體分子之間的平均間距"=玳口對(duì)于氣體，分子間距離比較大，只能用立

方體模型。

考點(diǎn)二、分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

要點(diǎn)詮釋：

1、分子永不停息做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)。

擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子在不停地運(yùn)動(dòng)著的同時(shí)，還說明了分子之間有空隙。水和

酒精混合后的體積小于原來總體積之和，就是分子之間有空隙的一個(gè)例證。

2、布朗運(yùn)動(dòng)

布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體（或氣體）中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)不

是分子本身的運(yùn)動(dòng)，但它間接地反映了液體（氣體）分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

3、實(shí)驗(yàn)中畫出的布朗運(yùn)動(dòng)路線的折線，不是微粒運(yùn)動(dòng)的真實(shí)軌跡。

因?yàn)閳D中的每一段折線，是每隔30s時(shí)間觀察到的微粒位置的連線，就是

在這短短的30s內(nèi)，小顆粒的運(yùn)動(dòng)也是極不規(guī)則的。

4、布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因

大量液體分子（或氣體）永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)懸浮在其中的微粒

撞擊作用的不平衡性是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因。簡(jiǎn)言之：液體（或氣體）分子永不

停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因。

5、影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素

固體微粒的大小和液體（或氣體）的溫度。固體微粒越小，液體分子對(duì)它各部

分碰撞的不均勻性越明顯；質(zhì)量越小，它的慣性越小，越容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所

以運(yùn)動(dòng)越激烈；液體（或氣體）的溫度越高，固體微粒周圍的液體分子運(yùn)動(dòng)越不規(guī)

則，對(duì)微粒碰撞的不平衡性越強(qiáng)，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。

6、能在液體（或氣體）中做布朗運(yùn)動(dòng)的微粒都是很小的，一般數(shù)量級(jí)在,

這種微粒肉眼是看不到的，必須借助于顯微鏡。

風(fēng)天看到的灰砂塵土都是較大的顆粒，它們的運(yùn)動(dòng)不能稱為布朗運(yùn)動(dòng)，另外

它們的運(yùn)動(dòng)基本屬于在氣流作用下的定向移動(dòng)，而布朗運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

考點(diǎn)三、分子間的相互作用力

要點(diǎn)詮釋：

1、分子間的引力和斥力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的

合力。

分子間的引力和斥力只與分子間距離(相對(duì)位置)有關(guān)，與分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無

關(guān)。

2、分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小，隨分子間的距離r

的減小而增大，但斥力的變化比引力的變化快。

3、分"關(guān)系

如；吊力，F(xiàn)<0為引力，橫軸上方的虛線表示分子間斥力隨

r的變彳"?、、的虛線表示分子間引力隨r的變化圖線，實(shí)線為分子間

引力和d；子力)隨r的變化圖線。

(1)當(dāng)r=石時(shí)，分子間引力和斥力相平衡，q=心，分子處于平衡位置，

其中“為分子直徑的數(shù)量級(jí)，約為10-'〃。

(2)當(dāng)「<石時(shí)，/<4,對(duì)外表現(xiàn)的分子力F為斥力。

(3)當(dāng)/?>“時(shí)，舄>外，對(duì)外表現(xiàn)的分子力F為引力。

(4)當(dāng)>10"時(shí)，分子間相互作用力變得十分微弱，可認(rèn)為分子力F為零

(如氣體分子間可認(rèn)為作用力為零\

分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容：

①物體是由大量分子組成的

②分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

③分子間存在著相互作用的引力和斥力

考點(diǎn)四、物體的內(nèi)能

要點(diǎn)詮釋：

1、溫度和溫標(biāo)

（1）溫度宏觀上表示物體的冷熱程度。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來看，溫度標(biāo)

志著物體內(nèi)部分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，溫度越高，物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)

越激烈，分子的平均動(dòng)能就越大。溫度的高低是物體分子平均動(dòng)能大小的宏觀標(biāo)

志。

（2）溫度的數(shù)值表示方法叫做溫標(biāo)。常用溫標(biāo)有兩種：攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)

溫標(biāo)。

①熱力學(xué)溫度的零度叫做絕對(duì)零度，它是低溫的極限，可以無限接近但不能

達(dá)到。

②熱力學(xué)溫度是國(guó)際單位制中七個(gè)物理量之一，因此它的單位屬基本單位。

③用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度和用攝氏溫標(biāo)表示的溫度，雖然起點(diǎn)不同，但

所表示溫度的間隔是相同的,4二%

④溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體行為，對(duì)個(gè)別分子來說溫度沒有意義。

2、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能的比較

見下表：

分子的動(dòng)能分子勢(shì)能物體的內(nèi)能

定分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)（即熱由分子間相對(duì)位置決定的勢(shì)物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

義運(yùn)動(dòng)）的動(dòng)能能和分子勢(shì)能的總和

決溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)分子勢(shì)能（Ep）隨分子間距物體的內(nèi)能在宏觀上與質(zhì)量、

定的平均動(dòng)能的標(biāo)志離（r）變化溫度、體積有關(guān)

k溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)所有分子勢(shì)能的總和當(dāng)分子間作用力忽略不計(jì)時(shí)，

小的平均動(dòng)能就增大跟物體的體積有關(guān)就不具有分子勢(shì)能。因此理想

的氣體就不具有分子勢(shì)能。一定

因質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只由溫度

素決定

備溫度、內(nèi)能等，只對(duì)大量分子才有意義，不能像研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)那樣，取單個(gè)分子或

注幾個(gè)分子作為研究對(duì)象，應(yīng)用以上物理量去描述它們，那樣做也是沒有意義的

3、分子勢(shì)能跟分子間距離r有關(guān)

零。分子勢(shì)能目

(2)在「＞%的條件下，分子力為引力，當(dāng)兩分子逐漸靠近至與過程中，分子

力做正功，分子勢(shì)能減小。

在的條件下，分子力為斥力，當(dāng)兩分子間距離增大至“過程中，分子力

也做正功，分子勢(shì)能也減小。

當(dāng)兩分子間距離r=%時(shí)，分子勢(shì)能最小。

考點(diǎn)五、用油膜法估測(cè)分子的大小

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(11了解本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理及所需要的器材，了解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)；

(21會(huì)正確測(cè)出一滴酒精油酸溶液中油酸的體積及形成油膜的面積；

(31會(huì)計(jì)算分子的大小，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2、實(shí)驗(yàn)器材

清水、酒精、油酸、量筒、淺盤(邊長(zhǎng)約30~40cm\注射器(或滴管)

玻璃板(或有機(jī)玻璃板1彩筆、琲子粉(石膏粉\坐標(biāo)紙、容量瓶(500mL)

3、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)中如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積為S,即

可算出油酸分子的大小，直徑d

4、實(shí)驗(yàn)步驟

(11用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實(shí)驗(yàn)帶

來誤差。

(2\配制酒精油酸溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向

容量瓶?jī)?nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500mL刻度線為止，搖動(dòng)容量瓶,使油酸充

分在酒精中溶解，這樣得到了500mL含1mL純油酸的酒精油酸溶液。

(3)、用注射器或滴管將酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)

增加一定體積9時(shí)的滴數(shù)N。

(41根據(jù)匕=號(hào)算出每滴酒精油酸溶液的體積匕。

N

(51向淺盤里倒入約2cm深的水，并將琲子粉或石膏粉均勻地撒在水面

(81將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S

(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),

不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)X

(9\根據(jù)酒精油酸溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積V,并

代入公式d］算出油酸薄膜的厚度。

(10X重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，多測(cè)幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為

油酸分子的直徑大小。

5、數(shù)據(jù)處理

根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容

量筒內(nèi)增加1mL溶液時(shí)的滴

實(shí)驗(yàn)次數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積s

數(shù)

1

2

實(shí)驗(yàn)次數(shù)一滴純油酸的體積V分子的大小(m)平均值

1

2

利用公式d=《計(jì)算油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子的直徑大

小。

6、誤差分析

本實(shí)驗(yàn)誤差主要來自三個(gè)方面：

1.酒精油酸溶液配制時(shí)體積比不準(zhǔn)確。

2.測(cè)定每一滴酒精溶液時(shí)的體積出現(xiàn)誤差。

3.計(jì)算油膜面積時(shí)采取數(shù)正方形個(gè)數(shù)的方法，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)

的算一個(gè)，存在誤差。

【典型例題】

類型一、微觀量的計(jì)算

阿伏伽德羅常數(shù)是個(gè)十分巨大的數(shù)字，分子的體積和質(zhì)量都十分小,從而說

明物質(zhì)是由大量分子組成的。阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的

橋梁。在此所指微觀物理量為：分子的體積匕、分子的直徑比

分子的質(zhì)量mo

宏觀物理量為：物質(zhì)的體積V、摩爾體積匕血、物質(zhì)的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量、

物質(zhì)的密度

(1)計(jì)算分子質(zhì)量：加="辿夕“匕而

N.N.

(2)計(jì)算分子的體積：匕=冬=&,

心明A

計(jì)算物質(zhì)所含的分子數(shù)：〃=MVM

(3)■NA=TJ-,NA---------NA

Vnu)l叫“

【高清課堂：分子動(dòng)理論例2]

例1、只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子間的平均距

離()

A.阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量

B.阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度

C.阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的質(zhì)量和體積

D.該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量

【答案】B

【解析】根據(jù)4=除=,A中，由已知條件求不出多少個(gè)分子占多少體

積，所以無法估算出、體中引子間的平均距離。B中，知道摩爾質(zhì)量和密度,從

而可以求出一摩爾氣體的體積，即阿伏加德羅常數(shù)個(gè)分子占的體積，從而可以估

算出氣體中分子間的平均距離。B可以。C中，由已知條件求不出多少體積的氣

體中有多少個(gè)分子，所以同樣無法估算出氣體中分子間的平均距離。D中，知道

體積和密度，從而可以求出質(zhì)量，又知道摩爾質(zhì)量，從而可以求出摩爾數(shù)，但阿

伏伽德羅常數(shù)未知，不可以估算出氣體中分子間的平均距離。D不可以。故選B。

【總結(jié)升華】估算分子間的平均距離可根據(jù)基本概念寫出出陣=,匹,

再根據(jù)所給條件，看是否滿足，若滿足就可以估算出d；若不滿足(或還差條件)

就不能估算出比

舉一反三

【變式】某液體的摩爾質(zhì)量為M,密度為p,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,，則液體分

子的半徑為（）

AI3MR\3MNArI6M6MNA

A.31---------B.3/--------C.3-------D.3I

N4/rpNA\471PN7ipN客Tip

【答案】A

【解析】計(jì)算分子大小和分子間距時(shí)構(gòu)建"球模型"和"立方體模型"

單個(gè)液體分子體積：4=3兀R3,所以R二』Br

PS374中以

在做這類題中建立模型是關(guān)鍵，并注重宏觀與微觀的聯(lián)系。

類型二、布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散

例2、關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（

A.圖中記錄的是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況

B.圖中記錄的是微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡

C.實(shí)驗(yàn)可以看到，微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯

D.實(shí)驗(yàn)可以看到，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈

【答案】D

【解析】圖中記錄的是懸浮在液體（或氣體）中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況，

A錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)中畫出的布朗運(yùn)動(dòng)路線的折線，不是微粒運(yùn)動(dòng)的真實(shí)軌跡，8錯(cuò)。實(shí)

驗(yàn)可以看到，微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越不明顯，C錯(cuò)。溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈,

D對(duì)。

【總結(jié)升華】要準(zhǔn)確理解布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)。布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，

不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，液體的溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，布朗

運(yùn)動(dòng)是由于液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×Ｗ幼矒糇饔貌黄胶庖鸬摹?/p>

舉一反三

【變式】下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法，正確的是（）

A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

B.液體溫度越高，懸浮粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇

C.布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各個(gè)部分的溫度不同而引起的

D.布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×Ｗ幼矒糇饔玫牟黄胶庖鸬?/p>

【答案】BD

【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò);

液體的溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，選項(xiàng)B正確；布朗運(yùn)動(dòng)是

由于液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×Ｗ幼矒糇饔貌黄胶庖鸬?，選項(xiàng)C錯(cuò)，選項(xiàng)D

正確。

類型三、分子力的理解和應(yīng)用

【高清課堂：分子動(dòng)理論例3】

例3、清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成水珠，這一物理過程中,

水分子間的（）

A、引力消失，斥力增大B、斥力消失，引力增大

C、引力、斥力都減小D、引力、斥力都增大

【答案】D

【解析】水汽凝結(jié)為水珠分子間距離減小，分子間引力和斥力都增大。

【總結(jié)升華】一是要理解水汽凝結(jié)為水珠意味著什么，是分子間距離減小；二要

記住、理解分子力F和距離r的關(guān)系圖像的意義。

舉一反三

【變式】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

【答案】B

【解析】根據(jù)分子力和分子間距離關(guān)系圖象，如圖，選B。

聽

'F5I

類型四、分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系

例4、兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所

示，曲線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止

rr0o

開始11相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說法正確的是_______

（填上一門

A、在/?＞為階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小

B、在「＜%階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能也減小

C、在「=為時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大

D、在「=%時(shí)，分子勢(shì)能為零

E、分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過程中不變

【答案】ACE

【解析】（1"時(shí)分子力合力為引力，做正功，分子勢(shì)能減小動(dòng)能增加門="

時(shí)分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，D錯(cuò)AC對(duì)。對(duì)「＜為時(shí)分子力合力表現(xiàn)為引力，

做負(fù)功，分子勢(shì)能增加動(dòng)能減小，B錯(cuò)。分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在變化過程中保持

不變，E對(duì)。正確選項(xiàng)為ACE。

舉一反三

［可、:系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線。下列說法

正隹k"7

A、當(dāng)r大于n時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力

B、當(dāng)r小于n時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力

C、當(dāng)r等于陛時(shí)，分子間的作用力為零

D、在r由n變到微的過程中，分子間的作用力做負(fù)功

【答案】BC

【解析】分子間距等于ro時(shí)分子勢(shì)能最小，即ro=r2,當(dāng)r小于門時(shí)分子力表現(xiàn)

為斥力；當(dāng)r大于n小于以時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于酸時(shí)分子力表現(xiàn)為

引力，A錯(cuò)BC對(duì)。在r由n變到r2的過程中，分子斥力做正功分子勢(shì)能減小，

D建吳。

類型五、物體的內(nèi)能

一般說來物體內(nèi)能的決定因素可從兩個(gè)方面判定：微觀決定因素，?宏觀決定

因素。

(1)微觀決定因素：分子的勢(shì)能、分子的平均動(dòng)能、分子的個(gè)數(shù)。

(2)宏觀決定因素：物體的體積、物體的溫度、物體所含物質(zhì)的多少,

即物質(zhì)的量。

例5、把一個(gè)物體豎直下拋，下列哪種情況是在下落的過程中發(fā)生的(不考慮

空氣阻力)()

A.物體的動(dòng)能增加，分子的平均動(dòng)能也增加

B.物體的重力勢(shì)能減少，分子勢(shì)能卻增加

C.物體的機(jī)械能保持不變

D.物體的內(nèi)能保持不變

【答案】CD

【解析】物體下落的過程，不考慮空氣阻力，只有系統(tǒng)內(nèi)的重力做功，機(jī)

械能不變，物體下落過程中，物體的溫度和體積也沒有發(fā)生變化，所以分子熱運(yùn)

動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能都保持不變，因此，選項(xiàng)A和B是錯(cuò)誤的。

舉一反三

【變式】物體由大量分子組成，下列說法正確的是0

A、分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能越大

B、分子間引力總是隨著分子間距離減小而減小

C、物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)

D、只有外界對(duì)物體做功才能增加物體的內(nèi)能

【答案】C

【解析】分子熱運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律"中間多、兩頭少"，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，物

體內(nèi)個(gè)別分子的動(dòng)能可能更小，故A錯(cuò)；當(dāng)「九時(shí)，引力隨著