人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)全冊(cè)教學(xué)課件

人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)全冊(cè)教學(xué)課件第一章

分子動(dòng)理論金黃的油菜花鋪滿(mǎn)了原野，微風(fēng)拂過(guò)，飄來(lái)陣陣花香。你有沒(méi)有想過(guò)，為什么能夠聞到這沁人心脾的香味呢?古希臘學(xué)者德謨克利特早就對(duì)此作出了解釋?zhuān)J(rèn)為這是由于花的原子飄到了人們鼻子里。德謨克利特認(rèn)為“只有原子和虛空是真實(shí)的”。這些“花的原子”究竟是怎么運(yùn)動(dòng)的?經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段探索歷程之后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，這種運(yùn)動(dòng)也是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式熱運(yùn)動(dòng)。熱學(xué)就是研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科，是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分!1.1分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容

?物體是由大量分子組成的我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)，物體是由大量分子組成的。需要指出的是：在研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，我們認(rèn)為組成物質(zhì)的微粒是分子、原子或者離子。但是，在研究物體的熱運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律時(shí)，不必區(qū)分它們?cè)诨瘜W(xué)變化中所起的不同作用，而把組成物體的微粒統(tǒng)稱(chēng)為分子。我們知道，1mol水中含有水分子的數(shù)量就達(dá)6.02×1023個(gè)。這足以表明，組成物體的分子是大量的。人們用肉眼無(wú)法直接看到分子，就是用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到，直至1982年，人們研制了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡，才觀察到物質(zhì)表面原子的排列。圖1.1-1是我國(guó)科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面的原子，圖中每個(gè)亮斑都是一個(gè)碳原子。?

分子熱運(yùn)動(dòng)從許多實(shí)驗(yàn)和生活現(xiàn)象中我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方。在物理學(xué)中，人們把這類(lèi)現(xiàn)象叫作擴(kuò)散(diffusion)。擴(kuò)散擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用(例如對(duì)流、重力作用等)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。例如，圖1.1-2中醬油的色素分子擴(kuò)散到了雞蛋清內(nèi)。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)的證據(jù)之一。固體、液體、氣體都存在這樣的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)中有很多應(yīng)用。例如，在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，需要在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素。這一過(guò)程可以在高溫條件下通過(guò)分子的擴(kuò)散來(lái)完成。典例探究例題1：下列四種現(xiàn)象中屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的有(

)A．雨后的天空中懸浮著很多的小水滴B．海綿吸水C．在一杯吸水中放幾粒鹽，整杯水很快就會(huì)變咸D．把一塊煤貼在白墻上，幾年后鏟下煤后發(fā)現(xiàn)墻中有煤CD布朗運(yùn)動(dòng)19世紀(jì)初，一些人觀察到，懸浮在液體中的小顆?？傇诓煌５剡\(yùn)動(dòng)。1827年，英國(guó)植物學(xué)家布朗首先在顯微鏡下研究了這種運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作布朗運(yùn)動(dòng)。課外拓展1827年，英國(guó)的一位植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上的形態(tài)時(shí)，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花粉微粒都在不停地的運(yùn)動(dòng)中，布朗發(fā)現(xiàn)了花粉微粒在水中的這種運(yùn)動(dòng)后，人們對(duì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因進(jìn)行了種種猜測(cè)。一顆小小的花粉顆粒，頓時(shí)掀起了一場(chǎng)軒然大波，面對(duì)植物學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的所有物理學(xué)家們顯得束手無(wú)策，無(wú)法解釋這一奇怪現(xiàn)象。整整過(guò)了半個(gè)世紀(jì)，直到1905年愛(ài)因斯坦和波蘭物理學(xué)家佩蘭發(fā)表了他們對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理論研究結(jié)果，對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)做出了理論上解釋。下面我們做一個(gè)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，小炭粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，溫度越高，小炭粒的運(yùn)動(dòng)越明顯。三顆微粒每隔30秒位置的連線圖現(xiàn)象：微粒在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。如果在顯微鏡下追蹤一顆小炭粒的運(yùn)動(dòng)，每隔30s把炭粒的位置記錄下來(lái)，然后用線段把這些位置按時(shí)間順序依次連接起來(lái)，便可以得到一條類(lèi)似于圖1.1-4中某一顆微粒運(yùn)動(dòng)的位置連線。這表明微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的。實(shí)際上，就是在30s內(nèi)，微粒的運(yùn)動(dòng)也是極不規(guī)則的。當(dāng)時(shí)布朗觀察的是懸浮在水中的花粉微粒。他起初認(rèn)為，微粒的運(yùn)動(dòng)不是外界因素引起的，而是其自發(fā)的運(yùn)動(dòng)。是不是因?yàn)橹参镉猩女a(chǎn)生了這樣的運(yùn)動(dòng)?布朗用當(dāng)時(shí)保存了上百年的植物標(biāo)本，取其微粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他還用了一些沒(méi)有生命的無(wú)機(jī)物粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果是，不管哪一種微粒，只要足夠小，就會(huì)發(fā)生這種運(yùn)動(dòng)；微粒越小，運(yùn)動(dòng)就越明顯。這說(shuō)明微粒的運(yùn)動(dòng)不是生命現(xiàn)象。后人把懸浮微粒的這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作布朗運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)。因?yàn)榛ǚ畚⒘Ｔ诟鱾€(gè)瞬間受到較強(qiáng)撞擊的方向是無(wú)規(guī)則的，所以花粉微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的。微粒越小，某時(shí)刻與它相撞的分子數(shù)越少，來(lái)自各方向的沖擊力越不易平衡布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。如圖1.1-5，在顯微鏡下看起來(lái)連成一片的液體，實(shí)際上是由許許多多分子組成的，液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不斷地撞擊微粒。在某一瞬間，微粒在某個(gè)方向受到的撞擊作用較強(qiáng)；在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強(qiáng)，這樣就引起了微粒無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。思考：為什么花粉微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的？(2)不同瞬間、不同方向的撞擊作用的強(qiáng)弱不同→無(wú)規(guī)則性運(yùn)動(dòng)(1)撞擊力不平衡→運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變思考：為什么微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？顆粒小，瞬間與微粒撞擊的分子數(shù)越少，撞擊作用的的不平衡性越明顯，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。思考：為什么溫度高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？溫度高，液體分子運(yùn)動(dòng)越激烈，對(duì)布朗微粒撞擊頻率和強(qiáng)度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易被改變因而，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。如果懸浮在液體中的微粒很大在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)很多，各個(gè)方向的撞擊作用接近平衡，這時(shí)就很難觀察到布朗運(yùn)動(dòng)了。思考：某學(xué)習(xí)興趣小組在學(xué)習(xí)完布朗運(yùn)動(dòng)后，對(duì)分子的運(yùn)動(dòng)有了很多新的認(rèn)識(shí)，他們?cè)诮涣鲗W(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生了不少新的觀點(diǎn)，你對(duì)他們的部分觀點(diǎn)有著怎樣的理解？觀點(diǎn)1：布朗運(yùn)動(dòng)是布朗微粒內(nèi)部分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)2：布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)3：布朗運(yùn)動(dòng)反映了布朗微粒內(nèi)部分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)4：布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。?分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)無(wú)法直接觀察。懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)并不是分子的運(yùn)動(dòng)，但這一現(xiàn)象可以間接地反映液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。

布朗運(yùn)動(dòng)是顆粒運(yùn)動(dòng)，不是分子運(yùn)動(dòng)，但布朗顆粒的無(wú)規(guī)則性運(yùn)動(dòng)間接反映了(液體)分子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。典例探究例題2：“布朗運(yùn)動(dòng)”是說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)的重要實(shí)驗(yàn)事實(shí)。則布朗運(yùn)動(dòng)是指(

)A．液體分子的運(yùn)動(dòng)B．懸浮在液體中的固體分子的運(yùn)動(dòng)C．懸浮在液體中的固體顆粒的運(yùn)動(dòng)D．液體分子和固體分子的共同運(yùn)動(dòng)C熱運(yùn)動(dòng)在擴(kuò)散現(xiàn)象中，溫度越高，擴(kuò)散得越快。觀察布朗運(yùn)動(dòng)，溫度越高，懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)就越明顯?？梢?jiàn)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)系，溫度越高，這種運(yùn)動(dòng)越劇烈。因此，我們把分子這種永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng)

(thermalmotion)。溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。典例探究例題3：關(guān)于分子的熱運(yùn)動(dòng)，以下敘述正確的是(

)A．布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的熱運(yùn)動(dòng)B．布朗運(yùn)動(dòng)是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，同種物質(zhì)的分子的熱運(yùn)動(dòng)激烈程度相同C．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定比液體分子激烈D．物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，其內(nèi)部的分子熱運(yùn)動(dòng)就越激烈C?

分子間的作用力氣體很容易被壓縮，說(shuō)明氣體分子之間存在著很大的空隙。固體或液體不容易被壓縮，那么，分子之間還會(huì)有空隙嗎?水和酒精混合后的總體積變小了。這表明液體分子間存在著空隙。再如，壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴(kuò)散到對(duì)方的內(nèi)部，這表明固體分子之間也存在著空隙?？諝馊菀妆粔嚎s酒精和水混合氣體分子間有空隙！液體分子間有空隙！固體的擴(kuò)散現(xiàn)象固體分子間有空隙！固體、液體、氣體分子間都存在空隙——分子間有空隙。分子間有空隙，大量分子卻能聚集在一起，這說(shuō)明分子之間存在著相互作用力。當(dāng)用力拉伸物體時(shí)，物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)生反抗拉伸的作用力，此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為引力。當(dāng)用力壓縮物體時(shí)，物體內(nèi)各部分之間會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的作用力，此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力。分子之間的引力或斥力都跟分子間距離有關(guān)，那么它們之間有怎樣的關(guān)系呢?研究表明，分子間的作用力F

跟分子間距離r的關(guān)系如圖1.1-7所示。當(dāng)r＜r0

時(shí)，分子間的作用力F

表現(xiàn)為斥力。當(dāng)r＝r0

時(shí)，分子間的作用力F

為0，這個(gè)位置稱(chēng)為平衡位置。當(dāng)r＞r0

時(shí)，分子間的作用力F

表現(xiàn)為引力。那么，分子間為什么有相互作用力呢?我們知道，分子是由原子組成的。原子內(nèi)部有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子。分子間的作用力就是由這些帶電粒子的相互作用引起的。?

分子動(dòng)理論我們已經(jīng)知道：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。這就是分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容。在熱學(xué)研究中常常以這樣的基本內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn)，把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。這樣建立的理論叫作分子動(dòng)理論(molecularkinetictheory)。由于分子熱運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，所以，對(duì)于任何一個(gè)分子而言，在每一時(shí)刻沿什么方向運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的速率等都具有偶然性；但是對(duì)于大量分子的整體而言，它們的運(yùn)動(dòng)卻表現(xiàn)出規(guī)律性。在本章第3節(jié)我們將研究分子運(yùn)動(dòng)速率的分布規(guī)律。練習(xí)與應(yīng)用2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣分子間的平均距離是多少?氧氣的摩爾質(zhì)量為3.2×10－2kg/mol，1mol氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積為2.24×10－2m3。

3.以下關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法是否正確?說(shuō)明理由。(1)布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。解：錯(cuò)誤。布朗運(yùn)動(dòng)是固體微粒在液體(或氣體)分子的頻繁碰撞下所做的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).這些固體微粒雖然要在光學(xué)顯微鏡下才能看到，但它們也是由大量分子組成的，屬于宏觀粒子，通過(guò)固體微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)可以反映出液體(或氣體)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，但布朗運(yùn)動(dòng)本身不是分子運(yùn)動(dòng)，在光學(xué)顯微鏡下是看不到分子的運(yùn)動(dòng)的.(2)布朗運(yùn)動(dòng)證明，組成固體小顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。解：錯(cuò)誤。布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng),這些小顆粒在液體分子的頻繁碰撞下做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)間接反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)我們無(wú)法推斷出組成固體小顆粒的分子是否在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).(3)向一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉，加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾。這說(shuō)明溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈。解：錯(cuò)誤。胡椒粉是由于熱水的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的，而對(duì)流是靠宏觀流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的熱傳遞過(guò)程，在對(duì)流過(guò)程中伴有大量分子的定向移動(dòng)，胡椒粉的翻滾是有一定規(guī)律的，它不是布朗運(yùn)動(dòng).因此，此例不能說(shuō)明溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯.(4)在顯微鏡下可以觀察到煤油中小?；覊m的布朗運(yùn)動(dòng)，這說(shuō)明煤油分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。解：正確。在顯微鏡下觀察到的煤油中小?；覊m的布朗運(yùn)動(dòng)，是小?；覊m受到煤油分子不停碰撞的結(jié)果，通過(guò)小粒灰塵運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性可以推知，煤油分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).4.小張?jiān)陲@微鏡下觀察水中懸浮的細(xì)微粉筆末的運(yùn)動(dòng)。他把小顆粒每隔一定時(shí)間的位置記錄在坐標(biāo)紙上(圖1.1-8)，于是得出結(jié)論固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)證明水分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的。小李不同意小張的結(jié)論，他認(rèn)為：“小顆粒沿著筆直的折線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明水分子在短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是規(guī)則的，否則小顆粒怎么會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng)?”對(duì)此，說(shuō)說(shuō)你的看法。解：小李的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.題圖中的折線并非細(xì)微粉筆末顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，而是每隔一定時(shí)間細(xì)微粉筆末顆粒所在位置的連線，即使在這段時(shí)間內(nèi)，細(xì)微粉筆末顆粒的運(yùn)動(dòng)也是極不規(guī)則的，絕不是沿折線運(yùn)動(dòng)的.正因?yàn)榧?xì)微粉筆末顆粒在水分子不停的碰撞下所做的運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則的，才能使我們認(rèn)識(shí)到水分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章

分子動(dòng)理論1.2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小分子十分微小。一個(gè)直徑為10－3mm左右的水珠，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無(wú)法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!那么，通過(guò)什么途徑可以知道分子的大小呢?問(wèn)題1：曹沖怎么稱(chēng)象？化整為零問(wèn)題2：怎樣估測(cè)綠豆的直徑？方法一：將綠豆排成一行，測(cè)出總長(zhǎng)，數(shù)出個(gè)數(shù)。

方法二：測(cè)出總體積，數(shù)出個(gè)數(shù)。

方法三：量出單層鋪開(kāi)的面積，測(cè)出總體積。

問(wèn)題3：怎么估算鞋底的大?。卡儴噷?shí)驗(yàn)思路為了估測(cè)油酸分子的大小，我們把1滴油酸滴在水面上，水面上會(huì)形成一層油膜，油膜是由單層油酸分子(C17H33COOH)中的烴基C17H33－組成的。盡管油酸分子有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和形狀，分子間也存在著間隙，但在估測(cè)其大小時(shí)，可以把它簡(jiǎn)化為球形處理，并認(rèn)為它們緊密排布(圖1.2-1)。測(cè)出油膜的厚度d，它就相當(dāng)于分子的直徑。實(shí)驗(yàn)中，為了使油酸充分展開(kāi)，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面上，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，從而獲得純油酸形成的油膜。這里可以粗略地認(rèn)為，油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V與它在水面上攤開(kāi)的面積S之比。▋▏物理量的測(cè)量1.測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。配制一定濃度的油酸酒精溶液。用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積再把它一滴一滴地滴人燒杯中(圖1.2-2)，記下液滴的總滴數(shù)。用它們的總體積除以總滴數(shù)，得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計(jì)算其所含純油酸的體積V。2.測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S。在淺盤(pán)里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另只手拍打，將爽身粉均勻地撒在水面上(圖1.2-3甲)。然后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液(圖1.2-3乙)，油酸立即在水面散開(kāi)，形成一塊油膜。油膜上沒(méi)有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓(圖1.2-3丙)。待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤(pán)上，在玻璃板上描下薄膜的形狀(圖1.2-3丁)。根據(jù)畫(huà)有油膜輪廓的玻璃板上的坐標(biāo)方格，計(jì)算輪廓范圍內(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)。然后，把正方形的個(gè)數(shù)乘單個(gè)正方形的面積就得到油膜的面積S。▋▏數(shù)據(jù)分析用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V

和該油膜面積S

計(jì)算出油膜厚度，即油酸分子的直徑

?油膜法估測(cè)油酸分子直徑的大小是一種通過(guò)測(cè)量宏觀量來(lái)測(cè)量微觀量的方法。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管所用的測(cè)定分子大小的方法不同，測(cè)出的結(jié)果也有差異，但數(shù)量級(jí)是一致的。除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)為10－10m。數(shù)量級(jí)誤差分析1.形成的油膜不是單分子油膜讓油膜盡可能散開(kāi)，等收縮到穩(wěn)定狀態(tài)再進(jìn)行測(cè)量。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜等。2.純油酸體積的計(jì)算誤差要用累積法測(cè)油滴的體積。先測(cè)出1mL的酒精油酸溶液的滴數(shù)，從而計(jì)算出一滴酒精油酸溶液的體積。再由油酸的濃度算出油酸的體積。3.油膜的面積S

測(cè)算產(chǎn)生的誤差(1)油膜形狀畫(huà)線誤差：用淺盤(pán)使玻璃盡量靠近液面，畫(huà)線盡量和油膜邊緣對(duì)應(yīng)。(2)數(shù)格子法，帶來(lái)的誤差用坐標(biāo)紙，測(cè)出形狀不規(guī)則油膜的面積。數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)，計(jì)算方格數(shù)時(shí)，不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè)，方格邊長(zhǎng)的單位越小，用這種方法求出的面積越精確。注意事項(xiàng)1.測(cè)1滴酒精油酸溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的酒精油酸溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小。2.淺盤(pán)里水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。3.痱子粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可。4.在水面撒痱子粉后，不要再觸動(dòng)盤(pán)中的水。5.滴入油酸溶液時(shí)，一定要細(xì)心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過(guò)大。6.待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮。7.利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè)。思考：在用油膜法測(cè)定分子的直徑時(shí)，實(shí)際上做了理想化處理，請(qǐng)問(wèn)：有哪些地方做了理想化處理？1.把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層。2.把分子看成球形。3.油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列。典例探究例題1：“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤(pán)里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定。③將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。⑤將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是______________(填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字)。(2)將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，測(cè)得1cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為_(kāi)___________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。④①②⑤③5×10－10例題2：下面哪些措施可以減小“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的誤差(

)A．裝在淺盤(pán)中的水用蒸餾水B．向水中滴油酸酒精溶液液滴時(shí)，只要注射器針尖離水面近一些就可以，沒(méi)有其他要求C．在描繪油膜形狀時(shí)，透明蓋板要離水面近些D．在油膜穩(wěn)定后再描繪油膜的形狀A(yù)CD例題3：在“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中所用的油酸酒精溶液的濃度為1000mL溶液中有純油酸0.6mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開(kāi)，測(cè)得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每一小方格的邊長(zhǎng)為1cm，試求：(1)油酸薄膜的面積是________cm2；(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)出油酸分子的直徑是___________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡可能散開(kāi)？1146.6×10－10這樣做的目的是讓油膜在水面上形成單分子油膜。練習(xí)與應(yīng)用1.把一片很薄的均勻塑料薄膜放在鹽水中，調(diào)節(jié)鹽水的密度，使薄膜能在鹽水中懸浮，此時(shí)鹽水的密度為1.2×103kg/m3。用天平測(cè)出尺寸為10cm×20cm的這種塑料薄膜的質(zhì)量是36g，請(qǐng)計(jì)算薄膜的厚度。

2.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)非常巧妙的設(shè)計(jì)，請(qǐng)你借鑒這兩個(gè)設(shè)計(jì)思路，完成以下實(shí)驗(yàn)：(1)現(xiàn)需要在一個(gè)燒杯中倒入0.01g食鹽供以后做實(shí)驗(yàn)用，但現(xiàn)有的電子秤最小只能稱(chēng)1g的質(zhì)量，怎么辦?請(qǐng)定量地具體說(shuō)明操作的步驟。解：①將量筒放在電子秤上，記下示數(shù)；②在量筒中加入食鹽，使電子秤的示數(shù)增加5g；③取下量筒，向量筒中加水，直到溶液體積為500mL；④用滴管取1mL食鹽水溶液滴入燒杯；⑤對(duì)燒杯加熱，將水燒干，即得到0.01g食鹽.(2)有一小捆粗細(xì)均勻的細(xì)鐵絲，要較精確地測(cè)量細(xì)鐵絲的橫截面積，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣測(cè)量?說(shuō)出所需的器材和測(cè)量方法。

3.某同學(xué)做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用注射器測(cè)得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里等油膜形狀穩(wěn)定后，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描畫(huà)出油膜的輪廓，如圖1.2-4所示。圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm。(1)1滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積是多少?

(2)油膜的面積是多少?解：由題圖可知，油膜大約占257個(gè)小格，故油膜面積

S＝257×10－4m2＝2.57×10－2m2.同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章

分子動(dòng)理論1.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律提示：大量隨機(jī)事件的分布情況都遵從一定的規(guī)律，即統(tǒng)計(jì)規(guī)律.在一定條件下，若某事件必然出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作必然事件；若某事件不可能出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作不可能事件。若在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作隨機(jī)事件。大量隨機(jī)事件的整體往往會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律(statisticalregularity)。?氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)熱現(xiàn)象與大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律有關(guān)。要研究氣體的熱現(xiàn)象，就要了解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。我們可以認(rèn)為，液體的分子是一個(gè)挨著一個(gè)地排列的。液體變?yōu)闅怏w后，體積要增大上千倍，可見(jiàn)，氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍。分子的大小相對(duì)分子間的空隙來(lái)說(shuō)很小，所以，可以把氣體分子視為質(zhì)點(diǎn)。由于氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，氣體充滿(mǎn)它能達(dá)到的整個(gè)空間(圖1.3-1)。雖然氣體分子的分布比液體稀疏，但分子的數(shù)密度仍然十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁地改變。分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目幾乎相等。當(dāng)然，這里說(shuō)的數(shù)目相等，是針對(duì)大量分子而言的，實(shí)際數(shù)目會(huì)有微小的差別，由于分子數(shù)極多，其差別完全可以忽略。典例探究例題1：對(duì)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁但同一時(shí)刻，每個(gè)分子的速率都相等B．一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對(duì)較少C．一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)刻所有分子都朝同一方向運(yùn)動(dòng)的情況D．一定溫度下某理想氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，其中某10個(gè)分子的平均動(dòng)能可能減少BD?

分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像盡管大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但分子的速率卻按一定的規(guī)律分布。下表是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況。圖1.3-2是根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)繪制的圖像?？梢钥吹?，0℃和100℃氧氣分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布，但這兩個(gè)溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是不同的：0℃時(shí)，速率在300~400m/s的分子最多；100℃時(shí)，速率在400~500m/s的分子最多。100℃的氧氣，速率大的分子比例較多其分子的平均速率比0℃的大從這里我們可以直觀地體會(huì)到溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。?

氣體壓強(qiáng)的微觀解釋從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)源于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們飛到器壁時(shí)，就會(huì)跟器壁發(fā)生碰撞(可視為彈性碰撞)，就是這個(gè)撞擊對(duì)器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)。如圖1.3-3甲，選擇一個(gè)與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對(duì)象，由于是彈性碰撞，所以氣體分子與器壁碰撞前后的動(dòng)量大小為mv，方向相反(圖1.3-3乙)，氣體分子受到的沖量為圖1.3-3氣體分子與器壁碰撞的示意圖FΔt＝－mv－mv＝－2mv氣體分子受到的作用力為圖1.3-3氣體分子與器壁碰撞的示意圖

根據(jù)牛頓第三定律，器壁受到的作用力為

同理，我們也可以求出氣體分子與器壁發(fā)生斜碰時(shí)分子給器壁的作用力。氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果?；蛟S有人會(huì)問(wèn)，這種撞擊是不連續(xù)的，為什么器壁受到的作用力卻是均勻不變的呢?下面我們用豆粒模擬氣體分子做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，單顆豆粒給秤盤(pán)的壓力很小，作用時(shí)間也很短，但是大量的豆粒對(duì)秤盤(pán)的頻繁碰撞，就對(duì)秤盤(pán)產(chǎn)生了一個(gè)持續(xù)的均勻的壓力?？梢?jiàn)，對(duì)于單個(gè)分子來(lái)說(shuō)，這種撞擊是間斷的、不均會(huì)的，但是對(duì)于大量分子總的作用來(lái)說(shuō)，就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的了。器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強(qiáng)。分子動(dòng)理論將氣體系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)歸結(jié)為分子的熱運(yùn)動(dòng)及其相互作用，揭示了宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。從微觀角度來(lái)看，氣體分子的數(shù)量是巨大的。一方面，若某容器中氣體分子的平均速率越大，單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對(duì)器壁的作用力就越大；另一方面，若容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會(huì)較大。影響氣體壓強(qiáng)的因素1.分子的平均動(dòng)能溫度體積微觀角度宏觀角度2.分子密集程度從宏觀上如何改變？典例探究例題2：對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列四個(gè)敘述中正確的是(

)A．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大B．當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可以不變C．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小D．當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大B練習(xí)與應(yīng)用1.從宏觀上看，一定質(zhì)量的氣體體積不變僅溫度升高或溫度不變僅體積減小，都會(huì)使壓強(qiáng)增大。從微觀上看，這兩種情況有沒(méi)有區(qū)別?解：有區(qū)別.從微觀上看，一定質(zhì)量的氣體體積不變僅溫度升高，氣體分子的平均速率增大，單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的作用力增大，壓強(qiáng)增大.一定質(zhì)量的氣體溫度不變僅體積減小，氣體分子的數(shù)密度增大，則在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)增多，壓強(qiáng)增大.2.體積都是1L的兩個(gè)容器，裝著質(zhì)量相等的氧氣，其中一個(gè)容器內(nèi)的溫度是0℃，另一個(gè)容器的溫度是100℃。請(qǐng)說(shuō)明：這兩個(gè)容器中關(guān)于氧氣分子運(yùn)動(dòng)速率分布的特點(diǎn)有哪些相同?有哪些不同?解：相同點(diǎn)：都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布.不同點(diǎn)：這兩個(gè)溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是不同的，0℃時(shí)速率在300~400m/s的分子最多，100℃時(shí)速率在400~500m/s的分子最多，100℃的氧氣，速率大的分子占比較大，其分子的平均速率比0℃的大.3.有甲、乙、丙、丁四瓶氫氣。甲的體積為V，質(zhì)量為m，溫度為t，壓強(qiáng)為p。乙、丙、丁的體積、質(zhì)量、溫度如下所述。(1)乙的體積大于V，質(zhì)量、溫度和甲相同。(2)丙的溫度高于t，體積、質(zhì)量和甲相同。(3)丁的質(zhì)量大于m、溫度高于t，體積和甲相同。試問(wèn)：乙、丙、丁的壓強(qiáng)是大于p還是小于p?或等于p?請(qǐng)用氣體壓強(qiáng)的微觀解釋來(lái)說(shuō)明。解：(1)乙的壓強(qiáng)小于p.甲、乙的質(zhì)量、溫度相同，但乙的體積大于甲的體積，則乙的氣體分子的數(shù)密度小，在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就少，故壓強(qiáng)就小.(2)丙的壓強(qiáng)大于p.加甲、丙的質(zhì)量、體積相同，但丙的溫度高于甲的溫度，則丙的氣體分子的平均速率大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對(duì)器壁的作用力就大，故壓強(qiáng)就大.(3)丁的壓強(qiáng)大于加p.甲、丁的體積相同，但丁的質(zhì)量大于甲的質(zhì)量，丁的溫度高于甲的溫度，則丁的氣體分子的數(shù)密度大，分子的平均速率大，在單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)多，對(duì)器壁的作用力也大，故壓強(qiáng)大.4.我們知道，大量隨機(jī)事件的整體會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。例如，某一區(qū)域各輛共享單車(chē)的行駛方向是隨機(jī)事件，但大量隨機(jī)事件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果就能顯示出一定的規(guī)律。某人想利用共享單車(chē)的大數(shù)據(jù)為本市規(guī)劃的幾條公交線路提供設(shè)計(jì)思路。圖1.3-5顯示了共享單車(chē)停放位置的分布圖，共享單車(chē)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中也能記錄用戶(hù)每次使用共享單車(chē)的時(shí)間、路程等信息(圖1.3-6)。據(jù)此可以統(tǒng)計(jì)“在某區(qū)域、某時(shí)段沿不同道路騎行的人數(shù)”“在某區(qū)域、某時(shí)段沿某道路騎行超過(guò)1km、2km、3km的人數(shù)”等。你認(rèn)為還可以統(tǒng)計(jì)哪些對(duì)規(guī)劃公交線路有價(jià)值的數(shù)據(jù)?請(qǐng)說(shuō)出利用這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的思路。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章

分子動(dòng)理論1.4分子動(dòng)能和分子勢(shì)能存在.分子間的作用力所做的功與路徑無(wú)關(guān)，分子勢(shì)能與分子間的相對(duì)位置有關(guān).?分子動(dòng)能分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，那么，像一切運(yùn)動(dòng)著的物體一樣，做熱運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。分子動(dòng)能組成物體的分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做分子動(dòng)能。物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的速率大小不一，所以各個(gè)分子的動(dòng)能也有大有小，而且在不斷改變。在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出來(lái)的熱學(xué)性質(zhì)，因而，這里重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值。這個(gè)平均值叫作分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。平均動(dòng)能物體里所有分子動(dòng)能的平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小。因此，可以得出結(jié)論：物體溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加。這樣，分子動(dòng)理論使我們懂得了溫度的微觀含義。溫度宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度。

1.同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同。但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同。所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也不一定相同。2.溫度反映的是大量分子平均動(dòng)能的大小，不能反映個(gè)別分子的動(dòng)能大小，同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同。需要注意典例探究例題1：有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則(

)A．甲氣體溫度一定高于乙氣體的溫度B．甲氣體溫度一定低于乙氣體的溫度C．甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度D．甲氣體的每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)都比乙氣體每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快C?

分子勢(shì)能分子間存在著相互作用力，可以證明分子間的作用力所做的功與路徑無(wú)關(guān)，分子組成的系統(tǒng)具有分子勢(shì)能。分子勢(shì)能分子間存在著相互作用力，因此分子間所具有的由它們的相對(duì)位置所決定的能。地面上的物體，由于與地球相互作用重力勢(shì)能發(fā)生彈性形變的彈簧，相互作用分子間相互作用彈性勢(shì)能分子勢(shì)能分子間作用力做功，會(huì)引起分子勢(shì)能的變化，其變化關(guān)系類(lèi)似于彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系.分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系當(dāng)r≈10－10m數(shù)量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。當(dāng)r＜r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。當(dāng)r＞r0時(shí)，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大。如圖1.4-1，設(shè)兩個(gè)分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)，我們可以規(guī)定它們的分子勢(shì)能為0。讓一個(gè)分子A

不動(dòng)，另一個(gè)分子B從無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近A。在這個(gè)過(guò)程中，分子間的作用力(圖1.4-2甲)做功，分子勢(shì)能的大小發(fā)生改變。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能當(dāng)分子B向分子A靠近，分子間距離r

大于r0

時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，力的方向與分子的位移方向相同，分子間的作用力做正功，分子勢(shì)能減小。當(dāng)分子間距離r減小到r0

時(shí)，分子間的作用力為0，分子勢(shì)能減到最小。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能越過(guò)平衡位置r0

后，分子B繼續(xù)向分子A靠近，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，力的方向與分子的位移方向相反分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大?？梢?jiàn)，分子勢(shì)能的大小是由分子間的相對(duì)位置決定的。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能決定分子勢(shì)能的因素圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能(1)從宏觀上看：分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)。(2)從微觀上看：分子勢(shì)能跟分子間距離r

有關(guān)。由以上分析可知，如果選定分子間距離r

為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能Ep

為0，則分子勢(shì)能Ep

隨分子間距離r

變化的情況如圖1.4-2乙所示。分子勢(shì)能Ep

隨分子間距離r

的變化有最小值，即當(dāng)r＝r0

時(shí)，分子勢(shì)能最小。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能物體的體積變化時(shí)，分子間距離將發(fā)生變化，因而分子勢(shì)能隨之改變?？梢?jiàn)，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。圖1.4-2分子間的作用力與分子勢(shì)能典例探究例題2：如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間的距離的關(guān)系如圖中曲線所示。F＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力。a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置。現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則(

)A．乙分子由a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)B．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)c時(shí)速度最大C．乙分子由a到b的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直減小D．乙分子由b到d的過(guò)程中，兩分子間的分子勢(shì)能一直增大BC?

物體的內(nèi)能內(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，叫作物體的內(nèi)能(internalenergy)。任何物體都具有內(nèi)能。物體的內(nèi)能也叫做物體的熱力學(xué)能.決定物體內(nèi)能的因素分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，物體的溫度和體積變化時(shí)它的內(nèi)能都會(huì)隨之改變。

(1)從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素決定。

(2)從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定。足球靜止時(shí)，氣體分子仍在做不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，故仍然有能量,即有內(nèi)能.物體的內(nèi)能跟機(jī)械能的區(qū)別應(yīng)當(dāng)指出，組成物體的分子在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，具有熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，它是內(nèi)能的一部分；同時(shí)物體還可能做整體的運(yùn)動(dòng)，因此，還會(huì)具有動(dòng)能，這是機(jī)械能的一部分。后者是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)決定的，它對(duì)物體的內(nèi)能沒(méi)有貢獻(xiàn)。內(nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式常見(jiàn)的能量形式影響因素大小聯(lián)系物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)永遠(yuǎn)不等于零微觀分子熱運(yùn)動(dòng)分子動(dòng)能、分子勢(shì)能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化一定條件下可以等于零物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、相對(duì)于零勢(shì)能面的高度或彈性形變量物體動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)典例探究例題3：下列說(shuō)法中正確的是(

)A．溫度低的物體內(nèi)能小B．溫度低的物體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率小C．物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度越來(lái)越大，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能也越來(lái)越大D．物體體積改變，內(nèi)能可能不變D練習(xí)與應(yīng)用1.在一個(gè)密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，過(guò)一段時(shí)間后，水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度還是15℃。它的內(nèi)能是否發(fā)生了變化?為什么?解：內(nèi)能增加.15℃的水滴變成15℃的水蒸氣，需要吸收熱量，溫度沒(méi)變，分子的平均動(dòng)能不變，但分子勢(shì)能增加，故內(nèi)能增加.2.在一個(gè)真空的鐘罩中，用不導(dǎo)熱的細(xì)線懸吊一個(gè)鐵塊，中午時(shí)鐵塊的溫度是28℃，晚上鐵塊的溫度是23℃。鐵塊的內(nèi)能是否發(fā)生了變化?為什么?解：內(nèi)能減少.由題意可知，晚上時(shí)鐵塊的溫度比中午時(shí)低，分子的平均動(dòng)能減小，而分子勢(shì)能不變，故內(nèi)能減少.3.有人說(shuō)：“在高速列車(chē)的速度由小變大的過(guò)程中，列車(chē)上所有物體的動(dòng)能都在增大，組成這些物體的分子的平均動(dòng)能也在增大。既然溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因此，在這個(gè)過(guò)程中列車(chē)上物體的溫度是在升高的，只是升高得并不大，我們感覺(jué)不到而已?！蹦阏f(shuō)對(duì)嗎?為什么?解：這種說(shuō)法不對(duì).物體的溫度是它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.這里的運(yùn)動(dòng)指的是分子的熱運(yùn)動(dòng)，并不是列車(chē)及列車(chē)上物體的運(yùn)動(dòng).同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章

分子動(dòng)理論1.5復(fù)習(xí)與提高A

組1.為什么說(shuō)任何物體都具有內(nèi)能?物體的體積不變，溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能怎樣變化?解：物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，而組成物體的分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此，任何物體都具有內(nèi)能.若物體的體積不變，溫度升高，即分子勢(shì)能不變，分子平均動(dòng)能增加，則物體的內(nèi)能增加·2.當(dāng)分子間距離為r0

時(shí)，分子間的作用力為0。分析當(dāng)分子間的距離從0.9r0

增大到10r0

的過(guò)程中，分子間的作用力及分子勢(shì)能的大小是如何變化的。解：分子間的距離從0.9r0

增大到10r0

的過(guò)程中，分子間作用力的大小先減小到0，再增大，然后再減??；分子勢(shì)能先減小再增大.3.鉆石是首飾以及高強(qiáng)度的鉆頭、刻刀等工具中的主要材料。設(shè)鉆石的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，請(qǐng)寫(xiě)出質(zhì)量為m

的鉆石所含有的分子數(shù)，推導(dǎo)鉆石分子直徑的表達(dá)式(計(jì)算時(shí)可認(rèn)為組成鉆石的分子是一個(gè)緊挨著一個(gè)的小球)。

4.氣體分子間的空隙很大，可將單個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以下模型：將氣體所占的整個(gè)空間分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，小立方體的棱長(zhǎng)為相鄰氣體分子間的平均距離。請(qǐng)按這種模型，估算氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分子間的平均距離。解：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1mol氣體的體積V為22.4L，設(shè)分子間的平均距離為a，則a3·NA＝V，代入數(shù)據(jù)，解得a＝3.3×10－9m.B

組1.地球到月球的平均距離為3.8×105km。已知鐵的摩爾質(zhì)量為5.6×10－2kg/mol，密度為7.9×103kg/m3。若把鐵分子一個(gè)緊挨一個(gè)地單列排起來(lái)，筑成從地球通往月球的“分子大道”。求：(1)這條“分子大道”共需多少個(gè)鐵分子?(2)這條“分子大道”的質(zhì)量為多少?(1)這條“分子大道”共需多少個(gè)鐵分子?

(2)這條“分子大道”的質(zhì)量為多少?

2.甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)但都發(fā)生了操作錯(cuò)誤。甲在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值小一些。乙在計(jì)算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)了一個(gè)注射器把溶液漓在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來(lái)的粗，每滴油酸酒精溶液的體積比原來(lái)的大。丙在計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，導(dǎo)致計(jì)算的面積比實(shí)際面積大一些。請(qǐng)分析：這三位同學(xué)的操作錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑偏大還是偏小?說(shuō)明道理。解：甲同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大.實(shí)際配置的油酸酒精溶液濃度偏小，導(dǎo)致油膜面積偏小，因此，分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏大.乙同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小.乙同學(xué)滴在水面上的這滴油酸酒精溶液的體積比已計(jì)算好的每滴溶液的體積要大，形成的油膜面積偏大，因此，分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏小.丙同學(xué)的操作會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小.丙同學(xué)把凡是半格左右的油膜都算成一格，導(dǎo)致計(jì)算的油膜面積比實(shí)際面積大，因此，分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏小.3.全班每人都把4枚硬幣握在手中，在桌面上隨意投擲10次，統(tǒng)計(jì)10次投擲中有0、1、2、3、4枚硬幣正面朝上的次數(shù)，并將所得數(shù)據(jù)按下表的要求記錄下來(lái)。你發(fā)現(xiàn)有什么規(guī)律?同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章氣體、固體和液體物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。這些因素決定了分子的三種不同的聚集狀態(tài)：氣體、固體和液體。物體處于不同狀態(tài)時(shí)具有不同的物理性質(zhì)。人類(lèi)對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程。相應(yīng)地，人們對(duì)新材料或傳統(tǒng)材料新功能的開(kāi)發(fā)和研制也從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。從遠(yuǎn)古的石器時(shí)代，到后來(lái)的青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代……新材料在人類(lèi)文明進(jìn)程中扮演了重要的角色。2.1溫度和溫標(biāo)打開(kāi)擋板K后，A、B兩部分氣體分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，如果容器與外界沒(méi)有能量交換，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，容器內(nèi)氣體會(huì)混合均勻，達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，即兩部分氣體溫度相同，壓強(qiáng)也相同，達(dá)到平衡.?狀態(tài)參量與平衡態(tài)系統(tǒng)研究某一容器中氣體的熱學(xué)性質(zhì)，其研究對(duì)象是容器中的大量分子組成的系統(tǒng)，這在熱學(xué)中叫作一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)(thermodynamicsystem)，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)。物理學(xué)中，把所研究的對(duì)象稱(chēng)為系統(tǒng)．系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱(chēng)外界。例如，用酒精燈加熱容器中的氣體，把氣體作為研究對(duì)象，它就是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，而容器和酒精燈就是外界。

在物理學(xué)研究中，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部問(wèn)題，往往采取“隔離”分析方法，對(duì)系統(tǒng)與外界的相互作用問(wèn)題，往往采取“整體”分析的方法．狀態(tài)參量在力學(xué)中，為描述物體(質(zhì)點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們使用了物體的位置和速度這兩個(gè)物理量。在熱學(xué)中，為確定系統(tǒng)的狀態(tài)，也需要用到一些物理量，這些物理量叫作系統(tǒng)的狀態(tài)參量(stateparameter)。描述物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量叫做狀態(tài)參量。物理學(xué)中，需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)，包括幾何性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等。為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)，需要用到一些物理量。例如，為了確定系統(tǒng)的空間范圍，要用到體積V，這是一個(gè)幾何參量；為了確定外界與系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間力的作用，要用到壓強(qiáng)p，這是一個(gè)力學(xué)參量；而要確定系統(tǒng)的冷熱程度，就要用到一個(gè)熱學(xué)參量——溫度T。平衡態(tài)要定量地描述系統(tǒng)的狀態(tài)往往很難，因?yàn)橛袝r(shí)系統(tǒng)的參量會(huì)隨時(shí)間變化。然而在沒(méi)有外界影響的情況下，只要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量就能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)叫作平衡態(tài)

(equilibriumstate)，否則就是非平衡態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化，我們就能比較準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)的狀態(tài)。在中學(xué)階段，我們主要處理平衡態(tài)的問(wèn)題。熱學(xué)系統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種動(dòng)態(tài)的平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡性質(zhì)充分說(shuō)明熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。典例探究例題1：在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量(

)A．每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率B．壓強(qiáng)C．體積D．溫度BCD?

熱平衡與溫度上面所說(shuō)的平衡態(tài)，指的是一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再改變。下面我們要研究一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)相互作用的問(wèn)題。熱平衡如果兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸而傳熱，這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別改變。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，各自的狀態(tài)參量就不再變化了，這說(shuō)明兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡。這種平衡叫作熱平衡(thermalequilibrium)。熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)作用的系統(tǒng)．因此可以說(shuō)，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說(shuō)這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)是處于熱平衡的．熱平衡定律(又叫熱力學(xué)第零定律)實(shí)驗(yàn)表明：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個(gè)結(jié)論稱(chēng)為熱平衡定律。溫度熱平衡定律表明，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)A、B處于熱平衡時(shí)，它們必定具有某個(gè)共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征這一“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度

(temperature)。換句話說(shuō)，溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的物理量，它的特點(diǎn)就是“達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度”(圖2.1-1)。下表列出了部分人們已觀測(cè)的溫度。系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同，若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存在著熱交換。若溫度計(jì)跟物體

A

處于熱平衡，它同時(shí)也跟物體

B

處于熱平衡，根據(jù)熱平衡定律，A

的溫度便與

B

的溫度相等.典例探究例題2：一金屬棒的一端與0℃冰接觸，另一端與100℃水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變．問(wèn)當(dāng)經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)時(shí)間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么?答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換．?

溫度計(jì)與溫標(biāo)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)(thermometricscale)。定量描述溫度的方法叫做溫標(biāo)。

確定一個(gè)溫標(biāo)時(shí)首先要選擇一種測(cè)溫物質(zhì)，根據(jù)這種物質(zhì)的某個(gè)特性來(lái)制造溫度計(jì)。例如，可以根據(jù)水銀的熱膨脹來(lái)制造水銀溫度計(jì)，這時(shí)我們規(guī)定細(xì)管中水銀柱的高度與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系。還可以根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來(lái)制造氣體溫度計(jì)(圖2.1-2)，等等。確定了測(cè)溫物質(zhì)和它用以測(cè)溫的某種性質(zhì)之后，還要確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法。例如，攝氏溫標(biāo)曾經(jīng)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃；并據(jù)此把玻璃管上0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成100等份，每份算作1℃。溫標(biāo)的建立包含三個(gè)要素：①

選擇溫度計(jì)中用于測(cè)量溫度的物質(zhì)，即測(cè)溫物質(zhì)；②

對(duì)測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量關(guān)系作出某種規(guī)定；③

確定固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法．熱力學(xué)溫度現(xiàn)代科學(xué)中用得更多的是熱力學(xué)溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫作熱力學(xué)溫度(thermodynamictemperature)，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一，用符號(hào)T

表示，單位是開(kāi)爾文(kelvin)，簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)，符號(hào)為K。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在表示溫度差的時(shí)候可以用攝氏度(℃)代替開(kāi)爾文(K)，即1℃與1K相等。因此這個(gè)式子中T的單位用K.t的單位用℃。1960年，國(guó)際計(jì)量大會(huì)確定了攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：攝氏溫標(biāo)由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出，攝氏溫標(biāo)所確定的溫度用t

表示，它與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T＝t

＋273.15K說(shuō)明①攝氏溫標(biāo)的單位“℃”是溫度的常用單位，但不是國(guó)際制單位，溫度的國(guó)際制單位是開(kāi)爾文，符號(hào)為K．在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開(kāi)爾文；②由

T＝t＋273.15K

可知，物體溫度變化1℃與變化1K的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為1℃

與1K是相隔甚遠(yuǎn)的；③一般情況下，T＝t＋273K典例探究例題3：實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)．它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，如圖7－4－1所示．已知左圖中雙金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)敘述中正確的有(

)A．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬B．雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)工作的C．由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D．由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅，外層一定為鐵雙金屬溫度計(jì)圖7－4－1

ABC練習(xí)與應(yīng)用1.“在測(cè)定某金屬塊的比熱容時(shí)，先把質(zhì)量已知的金屬塊放在沸水中加熱。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后把它迅速放入質(zhì)量已知、溫度已知的水中并用溫度計(jì)測(cè)量水的溫度。當(dāng)水溫不再上升時(shí)這就是金屬塊與水的共同溫度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以計(jì)算金屬塊的比熱容?！痹谶@樣的敘述中，哪個(gè)地方涉及了“熱平衡”的概念?解：在以上敘述中，有兩個(gè)地方涉及“熱平衡”.第一處是金屬塊放在沸水中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，金屬塊和沸水組成的系統(tǒng)溫度相同同，這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到“熱平衡”第二處是將金屬塊迅速放入質(zhì)量已知、溫度已知的水中，并用溫度計(jì)測(cè)水溫，當(dāng)水溫不再升高，這時(shí)金屬塊、水和溫度計(jì)組成的系統(tǒng)溫度相同，它們也達(dá)到了“熱平衡”.2.天氣預(yù)報(bào)某地某日的最高氣溫是27℃，它是多少開(kāi)爾文?進(jìn)行低溫物理的研究時(shí)，熱力學(xué)溫度是2.5K，它是多少攝氏度?解：由T＝t＋273.15K知，27℃是300.15K，2.5K是－270.65℃.3.已知某物理量X

與熱力學(xué)溫度T

成正比、請(qǐng)把這個(gè)關(guān)系式用等式表示出來(lái)?，F(xiàn)在用攝氏溫度

t來(lái)表示溫度，這個(gè)關(guān)系式又該怎么寫(xiě)?分別畫(huà)出X－T

圖像和X－t

圖像的草圖。解：X＝kT，X＝k(t＋273.15K)，如圖所示.4.圖2.1-5甲表示某金屬絲的電阻R

隨攝氏溫度t

變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(lái)(圖2.1-5乙)，用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻溫度計(jì)。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章氣體、固體和液體物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。這些因素決定了分子的三種不同的聚集狀態(tài)：氣體、固體和液體。物體處于不同狀態(tài)時(shí)具有不同的物理性質(zhì)。人類(lèi)對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程。相應(yīng)地，人們對(duì)新材料或傳統(tǒng)材料新功能的開(kāi)發(fā)和研制也從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。從遠(yuǎn)古的石器時(shí)代，到后來(lái)的青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代……新材料在人類(lèi)文明進(jìn)程中扮演了重要的角色。2.2氣體的等溫變化溫故知新氣體的狀態(tài)參量1.溫度：熱力學(xué)溫度T：開(kāi)爾文T＝t＋273K2.體積：體積V單位：有L、mL等3.壓強(qiáng)：

等溫變化我們首先研究一種特殊的情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系。我們把這種變化叫作氣體的等溫變化。實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化的規(guī)律▋▏實(shí)驗(yàn)思路針對(duì)氣體的研究，可以先選定一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，比如一定質(zhì)量的空氣，在溫度不變的情況下，測(cè)量氣體在不同體積時(shí)的壓強(qiáng)，再分析氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。為此，我們需要一個(gè)既能改變氣體體積，又能測(cè)出與體積相對(duì)應(yīng)的氣體壓強(qiáng)的封閉容器。下面我們利用如圖2.2-1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。注射器下端的開(kāi)口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是什么?怎樣操作可以保證溫度不發(fā)生明顯的變化?▋▏物理量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，我們需要測(cè)量空氣柱的體積V

和空氣柱的壓強(qiáng)p，具體操作如下?？諝庵拈L(zhǎng)度l可以通過(guò)刻度尺讀取，空氣柱的長(zhǎng)度l

與橫截面積S的乘積就是它的體積V。空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取。把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)。▋▏數(shù)據(jù)分析一定質(zhì)量氣體等溫變化的壓強(qiáng)p

與體積V

的關(guān)系，可以用p-V

圖像來(lái)呈現(xiàn)。用采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪制曲線，由于它描述的是溫度不變時(shí)氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，因此稱(chēng)它為等溫線。若你繪制的p-V

圖像類(lèi)似于雙曲線(圖2.2-2)，那么，空氣柱的壓強(qiáng)是否跟體積成反比呢?

玻意耳定律英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p

與體積V

成反比，即

寫(xiě)成公式就是

式中C

是常量。或者p1V1＝

p2V2其中p1、V1

和P2、V2

分別表示氣體在不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積。(2)式反映了一定質(zhì)量的某種氣體的等溫變化規(guī)律我們把它叫作玻意耳定律

(Boyle′slaw)。典例探究例題1：一定質(zhì)量氣體的體積是20L時(shí)，壓強(qiáng)為1×105Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變。

p1V1＝p2V2答案：1.25×105Pa用氣體定律解題的步驟1.確定研究對(duì)象。被封閉的氣體(滿(mǎn)足質(zhì)量不變的條件)；2.用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫(xiě)出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3.根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；4.將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；5.對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論。氣體等溫變化的P-V圖象一定質(zhì)量氣體等溫變化的p-V圖象是雙曲線，它描述的是溫度不變時(shí)的p-V關(guān)系，稱(chēng)為等溫線。

問(wèn)題：同一氣體，不同溫度下等溫線相同嗎？你能判斷哪條等溫線溫度較高嗎？你是根據(jù)什么理由作出判的？(2)溫度越高，其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。(1)等溫線是雙曲線的一支。T2＞T1練習(xí)與應(yīng)用

解：小王的說(shuō)法是錯(cuò)誤的，小李的說(shuō)法正確，因?yàn)閮山M數(shù)據(jù)的體積變化量都非常小，即使實(shí)驗(yàn)誤差非常大，體積和壓強(qiáng)的乘積也不會(huì)有什么變化，兩乘積看起來(lái)是相等的.此時(shí)，不應(yīng)該比較壓強(qiáng)和體積的數(shù)據(jù)，而應(yīng)該比較體積變化量和壓強(qiáng)變化量的數(shù)據(jù).根據(jù)題中的數(shù)據(jù)，氣體的體積變化量等于原體積的1.3%，而壓強(qiáng)的變化量卻等于原壓強(qiáng)的2.5%，因此，該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有反映壓強(qiáng)與體積成反比的規(guī)律.

2.一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是不同的。圖2.2-5中的兩條等溫線，哪條等溫線表示的是溫度比較高時(shí)的情形?請(qǐng)你嘗試給出判斷，并說(shuō)明理由。解：T2＞T1.理由：在題圖中過(guò)V軸上的某點(diǎn)畫(huà)平行于p軸的輔助線，在相同的體積下，壓強(qiáng)大的氣體溫度高，故T2＞T1.3.一個(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每打一次都把體積為125mL、壓強(qiáng)與大氣壓相同的氣體打進(jìn)足球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓相同，打了20次后足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍?你在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前提?實(shí)際打氣時(shí)的情況能夠滿(mǎn)足你的前提嗎?解：以最終足球內(nèi)部的氣體為研究對(duì)象，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，在溫度不變時(shí)，這部分氣體在初始狀態(tài)下，p1＝p0，V1＝2.5L＋0.125×20L＝5.0L；打氣后氣體體積V2＝2.5L.根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得p2＝2p0，即打了20次后足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的2倍.得出此結(jié)論的前提是打氣過(guò)程中溫度保持不變.實(shí)際打氣時(shí)，由于壓縮氣體做功，氣體溫度會(huì)升高.4.水銀氣壓計(jì)中混入了一個(gè)氣泡，上升到水銀柱的上方，使水銀柱上方不再是真空。當(dāng)實(shí)際大氣壓相當(dāng)于768mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)時(shí)這個(gè)水銀氣壓計(jì)的示數(shù)只有750mm，此時(shí)管中的水銀面到管頂?shù)木嚯x為80mm。當(dāng)這個(gè)氣壓計(jì)的示數(shù)為740mm水銀柱時(shí)，實(shí)際的大氣壓相當(dāng)于多高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)?假設(shè)溫度保持不變。解：以水銀柱上方的氣體為研究對(duì)象，設(shè)水銀柱的橫截面積為S.當(dāng)水銀氣壓計(jì)的示數(shù)為740mm時(shí)，水銀面到管頂?shù)木嚯x為90mm，這時(shí)實(shí)際的大氣壓相當(dāng)于高度為h的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng).同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章氣體、固體和液體2.3氣體的等壓變化和等容變化實(shí)驗(yàn)表明，在保持氣體的壓強(qiáng)不變的情況下，一定質(zhì)量氣體的體積隨溫度的升高而增大。氣體吸熱升溫膨脹，而封閉的氣體在壓強(qiáng)不變的情況下體積變大了.?氣體的等壓變化等壓變化一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度變化的過(guò)程叫作氣體的等壓變化。猜想：在等壓變化中，氣體的體積與溫度可能存在著什么關(guān)系？我們可以用實(shí)驗(yàn)研究一定質(zhì)量的某種氣體在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，在V-T

圖像中，等壓線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線

(圖2.3-1)。等壓線其延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映壓強(qiáng)大小。法國(guó)科學(xué)家蓋－呂薩克首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這一線性關(guān)系，這個(gè)規(guī)律可以表述為：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比，即V＝CT(1)其中C

是常量?；?/p>

蓋-呂薩克定律

其中V1、T1

和V2、T2

分別表示氣體在不同狀態(tài)下的體積和熱力學(xué)溫度。(1)式反映了一定質(zhì)量的某種氣體的等壓變化規(guī)律，我們把它叫作蓋-呂薩克定律(Gay-Lussac′slaw)課外拓展蓋-呂薩克1778年9月6日生于圣·萊昂特。1800年畢業(yè)于巴黎理工學(xué)校。1850年5月9日，病逝于巴黎，享年72歲。

蓋-呂薩克(Gay-Lussac，1778-1850年)法國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家。蓋-呂薩克(Gay-Lussac，1778-1850年)法國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家。其實(shí)查理早就發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系，只是當(dāng)時(shí)未發(fā)表，也未被人注意。直到蓋-呂薩克重新提出后，才受到重視。早年都稱(chēng)“查理定律”，但為表彰蓋-呂薩克的貢獻(xiàn)而稱(chēng)為“查理-蓋呂薩克定律”。一定質(zhì)量氣體的等壓線的物理意義①圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)，同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強(qiáng)相同。②不同壓強(qiáng)下的等壓線，斜率越大，壓強(qiáng)越小(同一溫度下，體積大的壓強(qiáng)小)如圖所示p2＜p1。蓋-呂薩克定律說(shuō)明1.蓋·呂薩克定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國(guó)科學(xué)家蓋·呂薩克通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。

2.適用條件：氣體質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變。注意：V正比于T

而不正比于

t。4.一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等壓變化時(shí)，升高(或降低)相同的溫度，增加(或減小)的體積是相同的。5.解題時(shí)前后兩狀態(tài)的體積單位要統(tǒng)一。典例探究例題1：如圖所示，兩端開(kāi)口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h

的水銀柱，中間封有一段空氣，則(

)A．彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為hB．若把彎管向上移動(dòng)少許，則管內(nèi)氣體體積增大C．若把彎管向下移動(dòng)少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升 D．若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升ACD?

氣體的等容變化等容變化一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度變化的過(guò)程叫作氣體的等容變化。猜想：在等容變化中，氣體的壓強(qiáng)與溫度可能存在著什么關(guān)系？圖2.3-2是氣體等容變化時(shí)壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系圖像。從圖2.3-2甲可以看出，在等容變化過(guò)程中，壓強(qiáng)p

與攝氏溫度t

是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系。但是，如果把直線AB

延長(zhǎng)至與橫軸相交(圖2.3-2乙)，把交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系(圖2.3-2丙)，那么，這時(shí)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。法國(guó)科學(xué)家查理在分析了實(shí)驗(yàn)事實(shí)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一定質(zhì)量的氣體體積一定時(shí)，各種氣體的壓強(qiáng)與溫度之間都有線性關(guān)系?？梢宰C明，氣體的壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時(shí)，圖2.3-2內(nèi)中坐標(biāo)原點(diǎn)代表的溫度就是熱力學(xué)溫度的0K，也稱(chēng)絕對(duì)零度。所以說(shuō)，在p-T圖像中，一定質(zhì)量的某種氣體的等容線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。等容線其延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映體積大小。這時(shí)，這個(gè)規(guī)律可以表述為：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p

與熱力學(xué)溫度T成正比，即p∝T。寫(xiě)成等式的形式就是p＝CT(2)其中C

是常量。查理定律或者

其中p1、T1

和p2、T2

分別表示氣體在不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫度。(2)式反映了一定質(zhì)量的某種氣體的等容變化規(guī)律，我們把它叫作查理定律

(Charles′law)。課外拓展大約在1787年，查理著手研究氣體的膨脹性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在壓力一定的時(shí)候，氣體體積的改變和溫度的改變成正比。他進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變的時(shí)候，溫度每升高1℃，壓力就增加它在0℃時(shí)候壓力的1/273。查理還用它作根據(jù)，推算出氣體在恒定壓力下的膨脹速率是個(gè)常數(shù)。這個(gè)預(yù)言后來(lái)由蓋-呂薩克和道爾頓(1766-1844)的實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)。查理（Charles，1746－l823）一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義①圖線上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體一個(gè)確定的狀態(tài)，同一根等容線上各狀態(tài)的體積相同。②不同體積下的等容線，斜率越大，體積越小(同一溫度下，壓強(qiáng)大的體積小)如圖所示，V2＜V1。查理定律說(shuō)明1.查理定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國(guó)科學(xué)家查理通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。

2.適用條件：氣體質(zhì)量一定，體積不變。4.一定質(zhì)量的氣體在等容時(shí)，升高(或降低)相同的溫度，所增加(或減小)的壓強(qiáng)是相同的。5.解題時(shí)前后兩狀態(tài)壓強(qiáng)的單位要統(tǒng)一。注意：p與熱力學(xué)溫度T成正比，不與攝氏溫度成正比。不過(guò)，在通常的溫度和壓強(qiáng)下500很多實(shí)際氣體，特別是那些不容易液化的氣體，如氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣等，其性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)論符合得很好。實(shí)際氣體的分子之間有相互作用力，但是作用力很小；分子也有大小，但氣體分子之間的間距比分子直徑大得多；氣體分子與器壁碰撞幾乎是彈性的，動(dòng)能損失也很小。