第8单元-热学-物理-大纲
大学物理第8章：热力学基础
说明：A. 准静态过程为理想过程
弛豫时间 ( )：系统的平衡态被 破坏后再恢复到新的平衡态所需 要的时间。
气缸
B.一个热力学过程为准静态过程的必要条件为过程 所经历的时间大于驰豫时间 t 如：若气缸缸长 L 101 (m )，则 103 ~ 104 ( s ) 若活塞以每秒几十次的频率运动时， 每移动一次经 1 tt 时 t 10 ( s ) ，则满足 ， C.准静态过程可以用宏观参量图给予表示
讨论： (1) n=0, 等压过程，Cp=CV+R ,过程方程: T/V=C4; (2) n=1, 等温过程，CT = , 过程方程: pV=C5; (3) n= , 等体过程, CV =iR/2 , 过程方程: p/T=C6; (4) n= , 绝热过程，CQ=0, 过程方程:
pV C1 , TV
RdT
由 pV=RT 于是得
C CV
pdV
pdV+Vdp=RdT
R pdV (1 ) Vdp 0 C CV dp R dV (1 ) 0 p C CV V
令
R 1 n —多方指数 C C V
21
dp dV n 0 p V
完成积分就得多方过程的过程方程：
V1
V2
i ( p2V2 p1V1 ) 2
只与始末状态有关
M i RT 2
( if
c const )
Q cM (T2 T1 )
与过程有关
特点
与过程有关
对微小过程：dQ=dE + dA
M i dQ RdT pdV 2
14
例题 8-2 如图所示，一定量气体经过程abc吸热 700J,问：经历过程abcda吸热是多少？ 解 Q= E2-E1 + A i 过程abc : 700= Ec -Ea+ Aabc= ( pcVc paVa ) Aabc
大学物理第八章热力学第一定律
由热力学第一定律，在绝热过程中 dQ =0,dW = -dE , m 即: PdV CVm dT M 由理想气体状态方程微分得： PdV VdP m RdT
Q E W
dQ dE dW
2
一、等容过程 P P1 P2 P 1. 过程方程 C或 T T1 T2 2. 特点 dV=0，dW=PdV=0，或 W=0 。
3. 应用
1
0
V
m i (1 ) 由 E RT 及 dQ dE dW dE 得 M 2 m i dE RdT ( dQ )V M2
第八章热力学第一定律
6-1 热力学基本概念
1
一、准静态过程
⑴ 热力学过程
准静态过程
非准静态过程
系统从一个状态到另一个状态随时间变化的过程， 称系统在经历一个热力学过程，简称过程。
例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，气 体的体积，密度，温 度 或压强都将变化，在过 程中的任意时刻，气体 各部分的密度 ，压强， 温度都不完全相同。
m i m QP R( T2 T1 ) R( T2 T1 ） M 2 M m i m ( R R )( T2 T1 ) C Pm ( T2 T1 ) M 2 M
m i QP E PdV R( T2 T1 ) P ( V2 V1 ) M2 V1
dP dV 0 两式联立，整理得： P V 1
M
积分得：PV C 1
PV C T
V
T C2
24
P 1T C 3
大学物理 第八章 热力学基础
CV
2019/5/21
P.12/42
§8.2 热力学第一定律
热力学基础
§8.2.1 热力学第一定律 本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。
E2 E1 W Q (E2 E1) W E W
Q
dQ dE dW
Q
E E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
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热力学基础
热力学第一定律适用于任何系统(气液固)的任何过 程(非准静态过程也适用),
Q E PdV
热力学第一定律的另一叙述：第一类永动机 是不可 能制成的。
第一类永动机：Q = 0， E = 0 ，A > 0的机器;
过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对 气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体 吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中 一定有（ A ）
A．Q1—Q2=W2—W1 ; B．Q1=Q2
C．W1=W2 ;
D．Q1>Q2
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【例8-4】如图,一个四周绝热的气缸热,力中学基间础 有 一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分 成 A.B 两部分,D是一绝热活塞, A中盛有 1mol He, B中盛有1mol N2, 今外界缓慢地
等压膨胀过程 V2>V1 , A>0 又T2>T1, 即E2-E1>0 ∴Q>0 。气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，
一部分用于对外作功；
等压压缩过程 A<0 ， T2<T1, 即E2－E1<0 ∴Q<0 。
大学物理教学大纲(详情)
大学物理教学大纲(详情)大学物理教学大纲课程名称：大学物理课程代码：00102000授课学时：32先修课程：高等数学、力学、热学、光学、电磁学等后继课程：近代物理学、大学物理实验、理论力学、电动力学、热力学与统计物理学等课程目标：本课程的目标是使学生掌握物理学的基本概念、基本理论和基本方法，了解物理学的基本规律和原理在科学技术、工程应用和社会经济领域中的应用，提高学生的科学素养和科学思维能力，培养学生的创新精神和实践能力。
教学内容：本课程的教学内容包括力学、电磁学、光学和热学四个部分，具体内容如下：1.力学：质点运动学、牛顿运动定律、动量定理、动能定理、角动量定理、万有引力定律等。
2.电磁学：电场、磁场、电磁感应、交流电路等。
3.光学：光的干涉、衍射、偏振等。
4.热学：热力学第一定律、热力学第二定律、统计物理学等。
教学方法与手段：本课程采用课堂讲授、实验、讨论等多种教学方法，注重理论与实践相结合，培养学生的实践能力和创新精神。
教学评估：本课程的评估方法包括平时作业、实验报告、期末考试等。
期末考试采用闭卷形式，考试内容涵盖本课程的主要知识点。
大学物理课程思政教学大纲课程名称：大学物理课程代码：000000000000000001课程时长：16周授课教师：__X适用专业：物理学课程目标：本课程的目标是使学生掌握物理学的基本概念、基本理论和基本方法，同时融入思想政治教育，培养学生科学思维、科学精神、科学方法和科学态度，提高学生的综合素质和创新能力。
授课内容：主题1：质点运动学内容：描述物体运动的基本概念和基本规律，包括质点、位置、速度、加速度、轨迹等。
思政元素：引导学生理解科学探索的艰辛和科学家们的奉献精神，激发学生对科学的热爱和追求。
教学方法：讲授、讨论、实验等。
教学资源：PPT、实验器材等。
评估方法：作业、实验报告、考试等。
主题2：牛顿力学内容：牛顿三定律、万有引力定律、动量定理、动能定理等。
思政元素：引导学生理解科学探索的艰辛和科学家们的奉献精神，激发学生对科学的热爱和追求。
人教版初中物理教学大纲(专题)
人教版初中物理教学大纲(专题)人教版初中物理教学大纲（专题）教学目标：- 培养学生的物理思维能力和实验操作能力；- 培养学生的科学态度和科学方法；- 培养学生的创新精神和问题解决能力。
教学内容：1. 第一单元：运动的描述与测量- 运动的概念和运动的描述- 运动的测量- 运动的图像与运动的规律2. 第二单元：物体的力学性质- 物体的质量和重量- 物体的密度和浮力- 物体的压力和压强3. 第三单元：物体的热学性质- 温度和热量- 物体的热传导- 物体的热膨胀4. 第四单元：声音的特性和传播- 声音的产生和传播- 声音的音调和音量- 声音的利用和保护5. 第五单元：光的传播和反射- 光的传播和光的速度- 光的反射和反射定律- 光的利用和光的保护6. 第六单元：电的基本知识- 历史与应用- 电流和电压- 电阻和电功率教学方法：- 概念讲解与实例分析相结合，提高学生的理解能力；- 实验操作与实际问题相结合，培养学生的实际应用能力；- 课堂讨论和小组合作，鼓励学生的思维拓展和合作精神。
评价方式：- 平时表现（包括课堂参与、作业完成情况等）；- 实验报告与实验操作能力；- 小组合作与讨论表现；- 综合测试与考试。
教学时间：本教学大纲共计60学时，每单元约需10学时。
参考资料：- 人教版初中物理教材；- 相关的教学辅助资料；- 网络上的相关资源。
注意事项：- 教学过程中要注重引导学生，鼓励他们主动参与并思考问题；- 实验操作时要确保学生的安全，并指导他们正确操作实验设备；- 根据学生的不同程度和特点，灵活调整教学内容和方法。
《大学物理》习题册题目及答案第8单元 热力学基础(二)
第8单元 热力学基础（二）序号 学号 姓名 专业、班级一 选择题一 选择题[ B ]1．在下列各种说法中，哪些是正确的? (1)热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。
(2) (3) (4)热平衡过程在p-V(A)(1)、(2) (B)(3)、(4)(C)(2)、(3)、(4)(D)(1)、(2)、(3)、(4)[ B ]2．下面所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的符号。
[ D ]3．设有以下一些过程：（1） 两种不同气体在等温下互相混合。
（2） 理想气体在定容下降温。
（3） 液体在等温下汽化。
（4） 理想气体在等温下压缩。
（5） 理想气体绝热自由膨胀。
在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A)（1）、（2）、（3）; (B)（2）、（3）、（4）; (C)（3）、（4）、（5）; (D)（1）、（3）、（5）。
[ A ]4．一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，在此过程中气体的(A) 内能不变，熵增加; (B) 内能不变，熵减少; (C) 内能不变，熵不变; (D) 内能增加，熵增加。
二 填空题1. 热力学第二定律的克劳修斯叙述是：热量不能自动地从低温物体传向高温物体；开尔文叙述是：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸热完全转变为有用功而其它物体不发生任何变化。
2. 从统计的意义来解释：不可逆过程实际上是一个 从概率较小的状态到概率较大的状态的转变过程。
一切实际过程都向着状态的概率增大（或熵增加）的方向进行。
3. 熵是大量微观粒子热运动所引起的无序性的定量量度。
若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程，它的熵将增加 (填入：增加，减少，不变)。
三 计算题*１．一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程，其中ab 、cd 分别是温度为T 2、T 1的等温过程，bc 、da 为等压过程．试求该致冷机的致冷系数． 解：在ab 过程中，外界作功为 1221ln ||p p RT M MA mol =' 在bc 过程中，外界作功 )(||121T T R M MA mol -=''在cd 过程中从低温热源T 1吸取的热量2Q '等于气体对外界作的功2A '，其值为 ='='22A Q 122ln p p RT M Mmol在da 过程中气体对外界作的功为 )(122T T R M M A m o l -=''致冷系数为 22112||||A A A A Q w ''-'-''+''=)(ln )(ln ln 1212112122121T T p p T T T p p T p p T ----+=121T T T -=2.已知一定量的理想气体经历如图所示的循环过程。
高中物理：第八章热力学定律
第八章热力学定律本章学习提要1．理解热力学第一定律，知道热力学第一定律反映了系统内能的变化和系统通过做功及传热过程与外界交换的能量之间的关系。
初步会用热力学第一定律分析理想气体的一些过程，以及生活和生产中的实际问题。
2．知道热力学第二定律的表述。
知道熵是描写系统无序程度的物理量。
热力学的两个基本定律都是通过对自然界和生活、生产实际的观察、思考、分析、实验而得到的，这也是我们学习这两条基本定律应采取的方法。
人类的进步是与对蕴藏在物质内部能量的认识和利用密切相关的。
热力学定律为更好地设计和制造热机、更好地开发和利用能源指明了方向。
随着生产和科学实践的发展，人们逐步领悟到有效利用能源的意义，懂得遵循科学规律的重要性，从而更自觉地抵制违背科学规律的行为。
此外，以热力学定律为基础的现代热力学理论还广泛应用于物质结、凝聚态物理、低温物理、化学反应、生命现象、宇宙和恒星演化等领域，取得了巨大成就。
A 热力学第一定律一、学习要求理解热力学第一定律。
初步会用热力学第一定律分析理想气体的一些过程，以及生活和生产中的实际问题。
关注热力学第一定律的建立过程，明白热力学第一定律是包括内能的能的转化和能量守恒定律，是通过对自然界和生活、生产实际的观察、思考、分析、实验而得到的自然界中的最基本、最普遍的定律之一，通过对热力学第一定律的学习，体会该定律在科学史上的重要地位，感受该定律对技术进步和社会发展的巨大作用。
二、要点辨析1．热力学第一定律的含义和表式热力学第一定律是包括内能的能的转化和能量守恒定律。
物质的内能是一种与物质内的大量构成粒子无序热运动有关的能量形式，物质系统（如汽缸中一定质量的气体）内能的变化是它与外界交换能量的结果，而这种能量的交换则可通过做功和热传递两种方式实现，热力学第一定律反映了系统内能的变化（ΔU）与它和外界交换的功（W）和热量（Q）之间的定量的关系：ΔU＝Q＋W。
2．应用热力学第一定律解题时，要注意各物理量正、负号的含义当热力学第一定律表示为ΔU ＝Q ＋W 时，ΔU 为正值，表示系统内能增加；负值表示系统内能减小。
第8章热力学第一定律2(循环修定)
a
Q1
d
T1 T2
T1
b
V2 V3 V1 V4
V3 ln Q2 T2 V4 1 1 Q1 T1 ln V2 V1
第八章 热力学第一定律
P2 P4
A
Q2
P3
T2
V2
c
O V1 V4
V
V3
T2 1 T1
西南大学 大学基础物理学
讨论 （1）要完成循环，必须有高温热源和低温热源。
Q2
V0 图8–15 奥托循环
V V
TeV TbV
1 1
TdV0 TcV0
1
1
西南大学 大学基础物理学
TeV TbV
1 1
TdV0 TcV0
1
(Te Tb )V 1 (Td Tc )V0 1
1
1
Te Tb V0 Td Tc V
V0 Te Tb Q2 1 1 1 Q1 Td Tc V
1
1
1 V V 0
1
1
1
r : 压缩比
效率决定于压缩比。
r 1 可见，奥托循环的
第八章 热力学第一定律
西南大学 大学基础物理学
§8.6 卡诺循环 1824 年法国的年青工程师卡诺对热机的最大可能 效率问题进行理论研究提出的一个理想循环 — 卡诺循 环， 它给出了热机效率的理论极限值。 该循环： 以理想气体为工作物质 由两个准静态等温过程和两个 准静态绝热过程所组成。 工质在两个恒定的高、低温热源 之间工作。
一种。内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压气
体，推动活塞并输出动力的机械。1872年，德国工程 师奥托（N.A.Otto，1832–1891）研制成功了第一台 四冲程活塞式煤气内燃机。 1883 年，德国人戴姆勒 （ G.Daimler ， 1834–1900 ）成功地制造出了第一台
2024年高考物理考试大纲重点讲解
2024年高考物理考试大纲重点讲解一、力学部分1. 力的基本概念：力是物体相互作用的结果，它具有大小和方向。
力的单位是牛顿(N)。
2. 牛顿定律：- 牛顿第一定律（惯性定律）：物体在没有外力作用下保持静止或匀速直线运动。
- 牛顿第二定律（运动定律）：物体的加速度等于作用在其上的力的大小与质量的乘积之比。
- 牛顿第三定律（作用-反作用定律）：任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
3. 力的合成与分解：合力是多个力合成的结果，可以用合力三角形法则或平行四边形法则求解。
分解力是将一个力分解成多个力的合力，可以利用正弦定理和余弦定理求解。
4. 动力学：- 动量定理：物体所受合外力的冲量等于物体的动量的变化量。
- 动量守恒定律：在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
- 冲量和动量变化率的关系：冲量等于动量的变化率。
5. 平衡力学：- 静力平衡：物体在没有加速度的情况下保持平衡，力的合力和合力矩均为零。
- 动力平衡：物体在没有加速度的情况下保持平衡，力的合力为零，合力矩不为零。
二、热学部分1. 温度与热量：温度是反映物体冷热程度的物理量，热量是物体之间传递的能量。
2. 热能守恒定律：- 封闭系统内热量的守恒：封闭系统内热量的增加等于物体所吸收的热量减去物体所放出的热量。
- 热平衡状态：当两个物体之间没有热交换时，称它们处于热平衡状态。
3. 理想气体的状态方程：- 理想气体状态方程：PV = nRT，其中P为压强，V为体积，n为物质的物质量，R为气体常数，T为温度。
- 理想气体定律：当温度不变时，气体的压强与体积成反比；当压强不变时，气体的体积与温度成正比。
4. 热传递：- 热传导：热量通过物体内部传递，遵循热传导定律。
- 热对流：热量通过流体的对流传递，遵循牛顿冷却定律。
- 热辐射：热量以电磁波的形式通过空气或真空传递，遵循斯特藩-玻尔兹曼定律。
5. 相变：- 相变的条件：物质温度和压强达到特定值时，物质会发生相变。
第 8 章 热力学平衡态
y
§8.4 理想气体微观模型 压强和温度的统计意义
一、 气体分子热运动的特征 1. 分子间平均间距比分子本身尺度大得多
2. 分子间平均间距比相互作用力程大得多 3. 无规则热运动，频繁碰撞
二、 理想气体分子运动模型
1. 理想气体的微观描述 （1）大小不计 （2）除碰撞外自由
（3）弹性碰撞
（4）不计重力
F Fi
END
§8.2 热力学第零定律
温度和温标
一、热力学第零定律 温度
A
B
导热壁
A
热平衡
C
B
当A、B与C同时达到热平衡时，A与B也必然处于 热平衡。 ——热力学第零定律 达到热平衡的系统具有共同的内部属性—温度
二、温标
确定温度数值的表示方法——温标 （1）选定测温质 （2）选定与温度单调变化的属性
2 z
1 2 v 3
三、理想气体压强公式
设 n ：分子数密度
ni 单位体积内速度为 v i 的分子数
m ：分子质量
i dt 时间内速度为v i 的分子撞到dS 面上的个数为：
n ni
ni vix dtdS
它们给器壁的总冲量：
2mni vix dtdS
2
vi
v ix dt
dS
1mol 理想气体:
标准状态：
T PV T0 P0V0 P0V0 PV T T0
普适气体恒量
1mol 理想气体:
T PV T0 P0V0 P0V0 PV T RT T0
m/M mol 理想气体: m 气体质量
m PV RT M
M 气体摩尔质量
R 23 -1 k 1.38 10 (J K ) NA
《热学》教学大纲
《热学》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称 Thermal Physics 课程代码 PHYS1002课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学学 分 3学分 学 时 54学时主讲教师 修订日期 2021年9月指定教材 李椿等，热学（第3版）[M]， 北京：高等教育出版社，2015.二、课程目标（一）总体目标：让学生了解热力学和统计物理学的基本知识和基本概念，掌握由宏观的热力学定律和从物质的微观结构出发来研究宏观物体的热的性质的研究方法，了解宏观可测量量与微观量的关系以及如何把宏观规律与微观解释相联系的方法。
在教学中通过对热学相关问题的深入讨论、物理前沿课题、新技术应用的教学和讨论，强化学生对热学基本概念和基本原理的理解，使学生体会物理学思想及科学方法，更好地理解科学本质，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观，培养学生科学思维能力，分析问题和解决问题能力。
（二）课程目标：课程目标1：通过系统的学习热学的基本规律，让学生掌握物体内部热学的普遍规律，以及热运动对物体性质的影响。
课程目标2：体会该课程理论体系建立过程中的物理思想方法，培养学生模型建构、分析与综合、推理类比等科学思维方法，掌握研究宏观物体热性质的宏观描述方法(热力学)和微观描述方法(统计物理学)，为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。
课程目标3：应用热学理论分析讨论固、液、气相变中的问题，适当介绍一些与本课程相关的前沿课题，培养学生科学探究能力。
课程目标4：通过学习和了解热学发展史、重大科学事件和物理学家故事等，体会物理学家的物理思想和科学精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求（及对应关系说明）课程目标1 第一章 温度第二章 气体分子动理论的基本概念第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律第四章 气体内的输运过程第五章 热力学第一定律第六章 热力学第二定律第八章 液体第九章 相变7-2具有终身学习的意识，了解物理学前沿和物理教学领域及国际发展动态。
高考物理复习要点第八单元nbsp热学
第八单元热学教学目标1．从观察和实验出发，使学生对分子动理论的物理图景有初步的认识，对热现象和其他物理过程的关系有初步的了解，理解能量转化和守恒的思想。
并能对一些简单的热现象，以分子动理论和能量守恒的观点加以分析判断。
2．学习通过宏观物理实验，提出科学假说和模型，进行推理以认识物质微观结构的分析方法，培养建立物理模型，进行分析推理的能力。
3．学习用统计的观点认识大量微观粒子的运动规律的方法。
4．使学生明确理想气体状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一。
5．要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素。
教学重点、难点分析1．重点的知识是分子动理论的要点和能量转化和守恒定律。
重点的方法是建立物理模型进行推理和计算的方法。
2．难点是有关分子力和分子势能的概念，以及用能量守恒的观点去分析实际问题。
教学过程设计一、分子动理论热学是物理学的一个组成部分，它研究的是热现象的规律。
描述热现象的一个基本概念是温度。
凡是跟温度有关的现象都叫做热现象。
分子动理论是从物质微观结构的观点来研究热现象的理论。
它的基本内容是：物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用力。
1．物体是由大量分子组成的这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子，也可以是分子。
在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子。
（1）这里建立了一个理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的数据只在数量级上是有意义的。
一般认为分子直径大小的数量级为10-10m 。
（2）固体、液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。
分子体积=物体体积÷分子个数。
（3）气体分子仍视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。
每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体。
热力学统计物理-统计热力学课件第八章 共28页
0K时电子气体的平均内能：
费米气体在绝对零度下： 具有很高的平均能量、动量，
0K时电子气体的压强为：并且产生很大的压强。
微观状态数确定，熵为0。
18.07.2019
20
T〉0K时的电子分布：
f
1
e kT 1
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21
T〉0K时，只在μ附近量级为kT 的范围内，电子的分布与0K时 的分布有差异。
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13
§8.5 金属中的自由电子气体
在金属中，价电子脱离原子在整个金属中运动，称为公有 电子。公有电子在离子产生的势场中运动，电子之间存在库 仑相互作用。在初步的近似下，可以把公有电子看作封闭在 金属体积中的自由粒子，称为自由电子。
经典统计的困难： 根据能量均分定理，一个自由电子对金属的热容量将有
( 0是) T=0K时电子的最大能量。
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17
令：
(0)pF2 /2m
18.07.2019
vF
pF m
(0) TF k
——费米能量。
——费米动量。
——费米速率。
——费米温度。
18
( 0大) 小的数值估计，以Cu为例： 费米温度：
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19
0K时电子气体的总能量为：
则在体积V内，在 到 d的能量范围内，分子可能的
微观状态数为：
g——粒子可能的自旋而引入的简并度。 考虑平动自由度的能级是连续的，系统总分子数满足：
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10
系统的内能为：
令：
x
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展开式保留第一项相当于近似为玻尔兹曼分布，弱简 并情形下，保留两项。积分可得：
《热力学·统计物理学》教学大纲
《热力学·统计物理学》教学大纲课程性质：专业基础课课程编码：适用专业：物理学教育本科编制时间：2007年2月修改时间：2008年8月一、预备知识：普通物理课程《力学》、《热学》、《光学》、《电磁学》和《原子物理》，以及《高等数学》，还有《理论力学》的学习，《热学》是其前期课程。
二、教学目的：热力学与统计物理学课程是高等学校物理学科主干课程体系中四大力学之一，其主要内容都是后续课程中不可或缺的基础，是有承上启下的知识连接作用。
通过本课程的学习，通过本课程的学习，应使学生在《热学》的基础上，较深入地掌握热力学与统计物理学的基本概念，系统地理解研究热现象的宏观与微观理论，基本掌握运用有关理论处理具体问题的方法，在逻辑思维和演义推理方面得到进一步训练，提高分析问题和解决问题的能力。
结合一些物理学史的介绍，使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，了解并适当涉及正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。
三、教学要求：本课程是后续多门专业课程，特别是固体物理学与半导体物理学的基础。
课程的学习有别于中学课程的学习，要求学生掌握科学的学习方法，培养学生独立的思考能力。
该课程重物理概念和基本原理，轻数学计算（热力学方面要求熟练运用雅可比行列式，统计物理学方面会运用玻耳兹曼分布和配分函数）。
在热力学方面要求学生掌握热力学的系统描述参量及其性质；热力学中的基本实验规律与三大定律；状态函数的本质及其在其他学科的应用；了解相变的基本规律和描述方法。
在统计物理学方面要求学生能够用物理学微观的统计方法把物理系统的宏观性质与微观粒子的统计规律联系起来。
掌握统计物理的基本理论，学会用来解决一些基本的和与专业有关的一些热运动方面的问题。
掌握热力学的基本规律和统计物理的基本理论，重点为三种分布函数及其关系；学会由配分函数导出系统的热力学函数和其他的物理量。
教科版八年级物理下册知识点
教科版八年级物理下册知识点教科版八年级物理下册知识点第一章：力与运动1、力的定义和性质：力是物体对物体的作用，力的作用是相互的。
力可以改变物体的形状和运动状态。
2、力的单位是牛顿（N），一个普通的成年人的体重约等于质量是700N。
重力是地球对物体施加的力，方向总是竖直向下。
3、二力平衡：物体在受到两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态。
4、摩擦力：摩擦力是两个表面接触的物体，当它们发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
第二章：压强与浮力1、压力：垂直作用在物体表面上的力，方向总是垂直于物体的表面。
压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。
2、压强：压强是表示压力作用效果的物理量，其定义为单位面积上受到的压力。
3、浮力：浮力是物体受到液体或气体对其向上托的力。
浮力的方向总是竖直向上的。
4、浮沉条件：物体的浮沉条件取决于浮力和重力的大小关系。
当浮力大于重力时，物体会上浮；当浮力等于重力时，物体会悬浮；当浮力小于重力时，物体会下沉。
第三章：光学与声学1、光的传播：光可以在真空中传播，也可以在透明介质中传播。
光沿直线传播，当光线通过介质时，会发生折射、反射和衍射等现象。
2、光的反射：当光线遇到介质分界面时，会有一部分光线改变传播方向，返回原介质中，这就是光的反射。
3、光的折射：当光线从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变，这就是光的折射。
4、声音的产生与传播：声音是由物体的振动产生的，可以通过气体、液体和固体等介质传播。
声音的传播速度与介质的温度和密度有关。
5、音调、响度和音色：音调是声音的高低，响度是声音的强弱，音色是声音的品质。
第四章：热学与电磁学1、温度与热传递：温度是表示物体冷热程度的物理量，热传递是物体之间热量的转移。
热传递的方式有传导、对流和辐射。
2、物体的内能：物体内所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能。
改变物体内能的方式有做功和热传递。
【步步高】高中物理大一轮复习 第八章 第2课时 热力学定律与能量守恒讲义课件 大纲人教版
列说法正确的是 A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加
()
(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面 的过程中，对外界做了 0.6 J 的功，则此过程中的气泡 ________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________J． 气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了 0.1 J 的功，同时吸收了 0.3 J 的热量，则此过程中，气泡内气体 内能增加了________J. (3)已知气泡内气体的密度为 1.29 kg/m3，平均摩尔质量为 0.029 kg/mol.阿伏加德罗常数 NA＝6.02×1023 mol－1，取气体 分子的平均直径为 2×10－10 m，若气泡内的气体能完全变为 液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留 一位有效数字)
题型二 热力学第二定律的应用
例2 (2009·四川理综·16)关于热力学定律，下列说法正确的
是
( B)
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
解析 0 K只能接近而不能到达，A错；根据热力学第二定
(3)设气体体积为V0，液体体积为V1 气体分子数n＝ρMVm0olNA，V1＝nπ6d3(或V1＝nd3) 则VV10＝6Mρmolπd3NA(或VV10＝Mρmold3NA) 代入数据解得VV10＝1×10－4(9×10－5～2×10－4都算对)
答案 (1)D (2)吸收 0.6 0.2 (3)1×10－4
解析 (1)将空气压缩装入气瓶的过程中，空气温度不变， 所以内能不变，潜水员背着气瓶潜入海底的过程中，放出
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[说明] (1)不论把分子看成是球体还是立方体，都是一种近似的处理方法，不会影
m 这一点．(2)热学估算问题常用到的一些常识性 的数据：如室温可取 27 ℃；标准状况下气体压强 p0＝76 cmHg、温度 T＝273 K、 摩尔体积 Vmol＝22.4 L/mol 等．
响到分子直径的数量级都是10
－10
Ⅰ
用势能．物体的内能
3.做功和热传递是改变物体内能的两种方式．热量．能量守恒定律 4.热力学第一定律 5.热力学第二定律 6.永动机不可能 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
第八单元 │ 考纲展示
7.绝对零度不可达到
Ⅰ
8.能源的开发和利用；能源的利用与环境保护
9.气体的状态和状态参量．热力学温度；气体的体积、温度、压强之间的关 系；气体分子运动的特点；气体压强的微观意义
第八单元 │ 复习策略
(2)从宏观的角度认识热现象，把握好能量守恒的思想与热 现象的方向性；
(3)透彻理解热力学第一定律，会分析物体内能的变化；
(4)掌握气体压强的微观解释，会从微观与宏观角度分析气 体状态参量间的关系；
(5)会利用力的平衡或牛顿第二定律分析气体压强．
第八单元 │ 使用建议 使用建议
1.本单元的概念和规律较多，高考能力要求不高，重在对知 识的识记与理解．复习时要强化对基本概念的记忆，如阿伏加
德罗常数、分子数量级、扩散现象、布朗运动、热运动、分子
动能、温度、分子力、分子势能、物体的内能、热传递等基本 概念；并理解好分子热运动的特点、分子力的特点及分子力随
分子间距离变化的规律、分子动能与温度的关系、分子势能随
(2)形成原因：颗粒足够小时，各个方向液体分子对颗粒撞击
的不平衡引起的；导致布朗运动的本质原因是液体分子的热运 动．
第30讲 │ 要点探究
(3)剧烈程度：微粒越小，布朗运动越激烈；温度越高，布朗
运动越激烈．
(4)运动特点：永不停息、无规则． (5)误区警示：①实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位
分子间距离的变化关系、热力学第一定律、热力学第二定律、 能量守恒定律等基本规律．
第八单元 │ 使用建议
要建立宏观量与微观量的关系，即对一个确定的物体而言，
其分子动能与物体的温度相对应，其分子势能与物体的体积相
对应，物体的内能与物体的温度、体积、质量(摩尔质量)相对 应，物体内能的改变与做功或热传递相对应等；在复习中，要
第30讲 │ 考点整合
(2)气体分子间距大(约是分子直径的 10 倍)， 分子间的作用力十分 微弱 (除 了相互碰撞或碰撞器壁外)．气体分子的运动杂乱无章，但对大量分子而言， 其速率分布遵从统计规律，呈“中间大，两头小”的正态分布． 三、大量分子表现的宏观现象及规律 1.扩散现象．随温度升高而变得明显．
Ⅰ
Ⅰ
实验9.用油膜法估测分子大小
第八单元 │ 命题趋势 命题趋势
高考对热学内容的考查基本上是每年一题，主要以选择题 的形式呈现．考题主要集中在气体的压强、内能、分子动理论、
热力学定律、能量守恒等考点．其中，涉及能源利用与开发及
环保问题、气体状态变化、有关气体压强的力热综合题应引起 重视．
第八单元 │ 复习策略 复习策略
[命题意图] 本题意在通过考查教材基础知识引导学生注重
基础知识的识记和掌握，尤其热学问题高考命题很有可能偶尔 避开考查热点，因此要做好全面复习．
第30讲 │ 要点探究
变式题 [2011·成都模拟] 下列说法正确的是( BC ) A.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
B.即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小 的 C.气体的压强是由大量的分子对容器壁的碰撞引起的 D.一定质量的理想气体，在温度和体积都保持不变的情况下， 可以使其压强增大
置的连线，不是该微粒的运动轨迹；②实验的观察条件是普通显
微镜，能用肉眼直接看到的颗粒(如“灰尘飞扬”)运动不是布朗 运动． 2.布朗运动与扩散现象的比较 (1)布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运动．其运 动的激烈程度与微粒的大小和液体的温度有关；
第30讲 │ 要点探究
(2)扩散现象是两种不同物质在接触时，没有受到外力影响
m V N V标态 ②物质的量与相关量的关系：n＝ ＝ ＝ (＝ )． Mmol Vmol NA 22.4 L/mol n m m0 (2)两个桥梁：①阿伏加德罗常数：NA＝ .②密度： ＝ρ ＝ .(注意气体的 N V V0 特殊情况) 2.气体压强的计算(一个手段和两个依据) (1)分析的手段：对活塞或液柱进行受力分析． (2)解题依据：平衡条件和牛顿第二定律
第30讲 │ 编读互动
2. 本讲例题分类安排思路
(1)热学估算问题； (2)布朗运动与扩散现象； (3)分子力与分子势能； (4)气体状态参量． 3. 本讲课时安排 第一课时：涉及阿伏加德罗常数的估算问题、布朗运动． 第二课时：分子力与分子势能的特点、气体压强的意义、
气体的压强与体积和温度的关系、气体压强的计算.
第30讲 │ 要点探究 要点探究
► 探究点一 热学估算问题
1.计算分子大小的两种物理模型 (1)对于固体和液体：分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分
3 6V0 3 子体积为 V0，则分子直径：d＝ (球体模型), d＝ V0(立方体模型). π (2)对于气体：分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两 3 气体分子之间的平均间距： d＝ V(V 为气体分子平均占有的空间 )．
3
4π R － ， 这两个式子联立可求得 Δ R， 3
3
第30讲 │ 要点探究
[点评] 本题考查与热学相关的实际问题，题目比较新颖， 难度较大．解答本题的关键是地球大气体积的估算以及与固 态、液态物质摩尔体积的区别． [命题意图] 本题意在让学生巩固涉及阿伏加德罗常数的 估算问题，要求学生掌握与体积、密度、质量、分子数相关
例2 [2010·北京卷] 做布朗运动实验，得到某个观测记
录如图30－2所示，图中记录的是( D ) A. 分子无规则运动的情况 B. 某个微粒做布朗运动的轨迹 C. 某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
第30讲 │ 要点探究
[解析] 图中的折线记录的是某个做布朗运动的微粒按相等 时间间隔依次记录的位置连线，不是分子无规则运动的情况， 也不是微粒做布朗运动的轨迹，更不是微粒运动的v－t图线， 故D对，A、B、C错． [点评] 本题考查学生对教材知识的理解和掌握，容易出问 题的地方是误把图线作为颗粒运动轨迹．
第30讲 │ 考点整合
四、突破两种计算题 1.有关分子的计算(主要抓住两个关系和两个桥梁)
m V (1)两个关系：①个体与整体的关系：m0＝ ；V0＝ (对于气体，此式求出的 N N 平均占有体积 是分子的_____________________________________________________)．
两个难点，一个重点是通过复习相关概念、规律、结论等，构
建微观分子的模型．两个难点分别是：(1)有关分子的计算，应 重点掌握两个关系和两个桥梁；(2)有关气体压强的计算，要利 用受力分析的手段(特别提醒不要忘记考虑大气压力)，依据平 衡条件或牛顿第二定律求解．同时，还要注意本讲知识与其他 单元知识的联系，如气体状态参量的变化与内能改变的关系， 涉及气体压强的力热综合题．
第30讲 │ 考点整合 考点整合
一、分子动理论
热学的研究对象是热现象．从物质微观结构的观点来研究
热现象的理论是分子动理论．它的基本内容是： _____________________ 物体是由大量分子组成的 ____ 分子间存在着相互作用力 ； . ______________ 分子永不停息地做无规则运动 ；
的基本换算和估算方法．
第30讲 │ 要点探究
► 探究点二 布朗运动与扩散现象
物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有 关，所以通常把分子的这种运动叫做热运动．扩散现象和布朗运 Βιβλιοθήκη 都可以很好地证明分子的无规则热运动．
1.布朗运动的理解要点
(1)研究对象：观察到的是固体微粒(不是液体，不是固体分 子)的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性．
远小于
子平均占有的空间．
第30讲 │ 考点整合
5.分子永不停息地做无规则的热运动．可说明这一理论的实验事实有： 和 扩散现象 . 6.分子间存在着引力与斥力．引力和斥力都随着距离的增大而 减小 ；斥力 比引力变化得 快 .它们的合力叫做分子力． 分子力随间距 r 的变化关系如图 30－1 所示，其规律是：①r<r0 时，分子力表现为 斥力 ；②r＝r0 时，分子 力为 零 ； ③r>r0 时，分子力表现为 引力 ；④r>10r0 以后，分子力可以忽略不计． 7.分子具有能量，包括分子动能与分子势能． 8.三种物态的分子的特点 (1)固态、液态分子间距小，分子间的作用力大，分子主要在自身平衡位置附 近做 振动 .
第30讲 │ 考点整合
二、分子模型 1.分子是组成物质的微粒；其形状可看作 球 形；在求分子的间距时可看 作 正方体 . －10 2.分子很小．分子直径大小的数量级为 10 m；分子质量大小的数量级约为 －26 10 kg. 23 －1 3.分子很密集．可利用阿伏加德罗常数 NA＝3.6.02×10 mol 进行计算． 4.分子间有空隙．固体、液体的分子通常被认为是紧密排列的，分子体积＝ 物体体积 .气体分子间距较大，一般地，气体分子的体积 分子个数 每个分
加强贴近高考的典型题训练，巩固本章的基本概念和规律，提
高分析问题与解决问题的能力． 2．本单元建议安排6课时：第30讲、第31讲各2课时，第32 讲、单元训练各1课时
第30讲 │分子动理论、气体的状态参量
第30讲 分子动理论、气体的状态 参量