2019版一轮物理教科版课件：第十三章 第一讲 分子动理论 内能 精品

二、温度和内能 1．温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的 温度． 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15 K. 3．分子的动能 (1)分子动能是 分子热运动所具有的动能； (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值， 温度是分子热运动的平均动能的标志； (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和 ．
(3)分子力与分子间距离的关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图 线(如图所示)可知： ①当 r＝r0 时，F 引＝F 斥，分子力为 零； ②当 r＞r0 时，F 引＞F 斥，分子力表现 为 引力； ③当 r＜r0 时，F 引＜F 斥，分子力表现 为 斥力； ④当分子间距离大于 10r0(约为 10－9 m)时，分子力很弱，可以 忽略不计．
能量 分子动能 分子势能 内能
机械能
决定 温度(决定分 因素 子平均动能)
分子间距
跟宏观运动 温度、体
状态、参考系 积、物质的
和零势能点 量
的选取有关
温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个 备注
或少量分子没有பைடு நூலகம்际意义
3.分子力、分子势能与分子间距离 r 的关系
(1)当 r>r0 时，分子力为引力，若 r 增大，分子力做负功，分子 势能增加． (2)当 r<r0 时，分子力为斥力，若 r 减小，分子力做负功，分子 势能增加． (3)当 r＝r0 时，分子势能最小．
分
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
命题规律
(1)以选择题的形式考查 分子动理论、气体压强 的微观解释、晶体和非 晶体的特点、液体的表 面张力、饱和汽与饱和 汽压、热力学第二定律 的理解等； (2)以计算和问答题的形 式结合气体考查内能、 气体实验定律、理想气 体状态方程、热力学第 一定律等； (3)考查油膜法测分子直 径的实验原理、操作步 骤和数据处理
(2)阿伏加德罗常数
①1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数．通常取
NA＝ 6.02×1023
mol－1；
②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．
2．分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象 ①定义： 不同物质能够彼此进入对方的现象； ②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的 结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温 度 越高，扩散现象越明显． (2)布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的小颗粒 的永不停息地无规则运动； ②实质：布朗运动反映了 液体分子的无规则运动； ③特点：颗粒越 小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．
解析 答案
解析：分子间的相互作用力由引力 f 引和斥力 f 斥两部分组成， 这两种力同时存在，实际的分子力是引力和斥力的合力，故 A、 C 错误；两个分子相距为 r1，分子间的相互作用力表现为引力， 相距为 r2 时，表现为斥力，故 r1>r2；分子间的引力和斥力都随 着分子间距的增加而减小，故相距为 r2 时，分子间的斥力大于 相距为 r1 时的斥力，相距 r2 时分子间的引力大于相距 r1 时的引 力，故 B 正确，D 错误． 答案：B
A．NA＝Mmmol
B．NA＝VVm0ol
C．NA＝ρVmmol
D．NA＝MρVm0ol
E．NA＝Mmmol
解析
答 案
解析：阿伏加德罗常数 NA＝Mmmol＝ρVmmol＝VVmol，其中 V 应为每 个气体分子所占有的体积，而题目中的 V0 则表示气体分子的体 积，选项 A、C 正确，B、E 错误；D 中的 ρV0 不是气体分子的 质量，因而选项 D 错误．所以选项 B、D、E 符合题意． 答案：BDE
热运动
(1)都是无规则运动；(2)都随温度的升高而更加 共同点
激烈
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的 热运动
2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较
能量 分子动能 分子势能
内能
定义
分子无规则 运动的动能
由分子间相 对位置决定 的势能
所有分子的 热运动动能 和分子势能 的总和
机械能 物体的动能、 重力势能和 弹性势能的 总和
4．分子的势能 (1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们 的 相对位置决定的能． (2)分子势能的决定因素 ①微观上：决定于分子间距离 和分子排列情况； ②宏观上：决定于 体积和状态．
5．物体的内能 (1)概念理解：物体中所有分子热运动的 动能和 分子势能的总 和，是状态量； (2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的 温度和 体积决定，即由物体内部状态决定； (3) 影 响 因 素 ： 物 体 的 内 能 与 物 体 的 位 置 高 低 、 运 动 速 度 大 小无关 ； (4)改变物体内能的两种方式：做功 和热传递．
2－1.[分子力与分子间距离的关系] (2018·岳阳模拟)两个分子 相距 r1 时，分子力表现为引力，相距 r2 时，分子力表现为斥力， 则( ) A．相距 r1 时，分子间没有斥力存在 B．相距 r2 时的斥力大于相距 r1 时的斥力 C．相距 r2 时，分子间没有引力存在 D．相距 r1 时的引力大于相距 r2 时的引力
V Vm
·NA
＝
m ρVm·NA
或
N＝
m M
·NA
＝
ρV M ·NA.
4．分子的两种模型 (1)球体模型直径 d＝ 3 6πV0.(常用于固体和液体) (2)立方体模型边长 d＝3 V0.(常用于气体) 对于气体分子，d＝3 V0的值并非气体分子的大小，而是两个相 邻的气体分子之间的平均距离．
1－1.[固体微观量的估算] (多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻 刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为 ρ(单位为 kg/m3)，摩 尔质量为 M(单位为 g/mol)，阿伏加德罗常数为 NA.已知 1 克拉 ＝0.2 克，则( )
(3)热运动 ①分子永不停息地做 无规则运动叫作热运动；②特点：分子的 无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈．
3.分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是 同时存在的， 实际表现出的分子力是引力和斥力的 合力；
(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随 分子间距离的增大而 减小，随分子间距离的减小而 增大，但斥 力比引力变化得 快；
A．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2MaNA
B．a 克拉钻石所含有的分子数为aMNA C．每个钻石分子直径的表达式为 3 6MN×Aρ1π0－3(单位为 m)
D．每个钻石分子直径的表达式为 E．每个钻石分子的质量为NMA
N6AMρπ(单位为 m)
解析：a 克拉钻石物质的量为 n＝0M.2a，所含分子数为 N＝nNA ＝0.2MaNA，选项 A 正确；钻石的摩尔体积 V＝M×ρ10－3(单位 为 m3/mol)，每个钻石分子体积为 V0＝NVA＝M×NA1ρ0－3，设钻石
解析
答 案
[反思总结] (1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用，依据分子 数 N 与摩尔数 n 之间的关系 N＝n·NA，并结合密度公式进行分 析计算． (2)注意建立正方体分子模型或球体分子模型． (3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙；对气体物质，分 子之间的距离远大于分子的大小，气体的摩尔体积与阿伏加德 罗常数的比值不等于气体分子的体积，仅表示一个气体分子平 均占据的空间大小．
命题规律
(1)以选择题的形式考查分 子动理论、气体压强的微 观解释、晶体和非晶体的 特点、液体的表面张力、 饱和汽与饱和汽压、热力 学第二定律的理解等； (2)以计算和问答题的形式 结合气体考查内能、气体 实验定律、理想气体状态 方程、热力学第一定律等； (3)考查油膜法测分子直径 的实验原理、操作步骤和 数据处理
考点一 微观量的估算
1．微观量 分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0. 2．宏观量 物体的体积 V、摩尔体积 Vm、物体的质量 m、摩尔质量 M、 物体的密度 ρ.
3．关系
(1)分子的质量：m0＝NMA＝ρNVAm.
(2)分子的体积：V0＝VNmA＝ρMNA.
(3)
物
体
所
含
的
分
子
数
：
N
＝
[学习目标] 1．掌握应用阿伏加德罗常数对液体、固体及气体体积的估算 方法． 2．知道温度是分子平均动能的标志． 3．会应用分子运动论解释常见的热现象．
一、分子动理论
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型)：数量级为 10－10 m； ②分子的质量：数量级为 10－26 kg.
考点内容 液体的表面张 力现象
气体实验定律
理想气体 饱和汽、未饱 和蒸汽、饱和 蒸汽压
相对湿度
要求
2015
高考命题统计 2016
2017
Ⅰ
Ⅰ卷T33(2)10
Ⅱ
Ⅰ卷 T33(2)10分
Ⅱ卷 T33(2)10分
Ⅰ卷T33(2)10分 Ⅱ卷T33(2)10分 Ⅲ卷T33(2)10分
分 Ⅱ卷T33(2)10 分 Ⅲ卷T33(2)10
三、实验：用油膜法估测分子的大小 1．原理与操作
2．注意事项 (1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用． (2)油酸酒精溶液的浓度以小于 0.1%为宜． (3)浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准 确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直． 3．误差分析 (1)纯油酸体积的计算引起误差； (2)油膜形状的画线误差； (3)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．
考点内容
热力学第一定律
能量守恒定律 热力学第二定律 中学物理中涉及的 国际单位制的基本 单位和其他单位， 例如摄氏度、标准
大气压
实验十三：用油膜 法估测分子的大小
要求
Ⅰ Ⅰ Ⅰ
Ⅰ
高考命题统计
2015
2016 Ⅰ卷T33(1)5分 Ⅱ卷T33(1)5分 Ⅲ卷T33(1)5分
2017 Ⅱ卷T33(1)5分 Ⅲ卷T33(1)5分
解析 答案
解析：乙分子由 a 运动到 c，分子力表现为引力，分子力做正 功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在 c 处分子势能最 小，动能最大，故 A、B 错误，C 正确；由题图可知，乙在 d 点时受到的分子力最大，所以乙分子在 d 处的加速度最大，故 D 错误． 答案：C
解析
答 案
2－3.[物体的内能] (2017·高考北京卷)以下关于热运动的说法 正确的是( ) A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
第十三章
热学
考点内容
分子动理论的基本 观点和实验依据 阿伏加德罗常数 气体分子运动速率 的统计分布
温度、内能 固体的微观结构、 晶体和非晶体
液晶的微观结构
要求 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
Ⅰ
高考命题统计
2015
2016
2017
Ⅱ卷T33(1)5分
Ⅰ卷T33(1)5分
Ⅰ卷T33(1)5分
命题规律
(1)以选择题的形式考查 分子动理论、气体压强 的微观解释、晶体和非 晶体的特点、液体的表 面张力、饱和汽与饱和 汽压、热力学第二定律 的理解等； (2)以计算和问答题的形 式结合气体考查内能、 气体实验定律、理想气 体状态方程、热力学第 一定律等； (3)考查油膜法测分子直 径的实验原理、操作步 骤和数据处理
考点二 分子动理论 内能
1．扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象
扩散现象
布朗运动
热运动
活动主体
分子
固体微小颗粒
分子
是分子的运动， 是比分子大得多 是分子的运
区别
发生在固体、液 的颗粒的运动， 动，不能通过 体、气体任何两 只能在液体、气 光学显微镜
种物质之间 体中发生
直接观察到
现象
扩散现象
布朗运动
分子直径为 d，则 V0＝43π(d2)3，联立解得 d＝ 3 6MN×Aρ1π0－3(单 位为 m)，选项 C 正确；根据阿伏加德罗常数的意义知，每个 钻石分子的质量 m＝NMA，选项 E 正确． 答案：ACE
1－2.[气体微观量的估算] (多选)(2018·大连模拟)某气体的摩
尔质量为 Mmol，摩尔体积为 Vmol，密度为 ρ，每个分子的质量 和体积分别为 m 和 V0，则阿伏加德罗常数 NA 不可表示为( )
解析
答 案
2－2.[分子力做功与分子势能变化的关系] 如图所示，甲分子 固定于坐标原点 O，乙分子从无穷远 a 处由静止释放，在分子 力的作用下靠近甲．图中 b 点合外力表现为引力，且为数值最 大处，d 点是分子靠得最近处．则下列说法正确的是( ) A．乙分子在 a 点势能最小 B．乙分子在 b 点动能最大 C．乙分子在 c 点动能最大 D．乙分子在 d 点加速度为零