【新教材】人教版高中物理选修3-3课件

宏观
量值
分子的动 物质的分子不停地运动着， 分子永不停息地做无规则运动 能 运动着的分子所具有的能
与温度有关 永远不等 于零
分子的势 物体的分子由它们的相对位 分子间存在相互作用的引力和 与物体的体积 可能等于
能 置所决定的能
斥力所决定的能
有关
零
物体的内 物体内所有分子动能与势能 分子永远运动和分子间存在作 与分子数、温 永远不等
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第七章 分子动理论
2．(2018·北京卷，14)关于分子动理论，下列说法正确的是( C ) A．气体扩散的快慢与温度无关 B．布朗运动是液体分子的无规则运动 C．分子间同时存在着引力和斥力 D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大 解析：A错：在其他条件不变的情况下，温度越高，气体扩散得越快。B 错：布朗运时存在着引力和斥力。D错：分子间的引力总是随着分子间距的增大而减 小。
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第七章 分子动理论
解析：由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很 大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层 油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分子 直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即 d＝VS，故除测得油酸酒精 溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。
分子距离r＝r0时
分子力为零
分子势能最小，但不为零
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第七章 分子动理论
典例 2 (多选)(2020·河北省邢台市高二下学期期中)如图所示，将甲分子 固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴 上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随两分子间距 离r的变化关系分别如图中实线和虚线所示，设两分子间距离很远时Ep＝0，下 列说法正确的是( )
设分子间平均距离为 d，则有 V0＝d3，
即 d＝3 V0＝ 3
V N
代入数据得 d≈3×10－9 m
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第七章 分子动理论
二、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用 分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常 相似，但却有着本质的区别。现比较如下：
分子力曲线
分子势能曲线
图象
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第七章 分子动理论
二、非选择题 3．(2018·全国卷Ⅱ，33)对于实际的气体，下列说法正确的是__B_D_E___。 A．气体的内能包括气体分子的重力势能 B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C．气体的内能包括气体整体运动的动能 D．气体的体积变化时，其内能可能不变 E．气体的内能包括气体分子热运动的动能
答案：BD
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第七章 分子动理论
解析：当分子力表现为引力时，说明分子间距离大于平衡距离，随着分子 间距离的增大分子力先增大后减小，但分子力一直做负功，分子势能增大，故A 错误；当分子力表现为斥力时，说明分子间距离小于平衡距离，随着分子间距 离的减小分子力增大，且分子力一直做负功，分子势能增大，故B正确；分子间 同时存在着斥力和引力，当分子距离减小时，分子间的引力和斥力都要增大， 只是斥力增大的更快些；当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间斥力大于引力， 分子力表现为斥力，故C错误；乙分子从r4到r2的过程中所受的分子力(表现为引 力)先增大后减小，根据牛顿第二定律，乙分子的加速度先增大后减小；从r2到r1 的过程中乙分子所受的分子力(表现为斥力)一直增大，乙分子做加速度增大的减 速运动，故D正确。
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第七章 分子动理论
三、分子热运动、物体的内能 1．分子热运动 分子热运动是永不停息无规则的，温度越高越剧烈，大量分子的运动符合 统计规律，例如温度升高，分子的平均动能增加，单个分子的运动没有规律也 没有实际意义。
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第七章 分子动理论
2．分子的动能、分子的势能与物体内能的比较
定义
微观
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第七章 分子动理论
坐标轴
分子力曲线
分子势能曲线
纵坐标表示分子力，横坐标表示分子 纵坐标表示分子势能，横坐标表示分子
间距离
间距离
图象的意义
横轴上方的曲线表示斥力，为正值； 横轴上方的曲线表示分子势能，为正
下方的曲线表示引力，为负值。分子 值；下方的曲线表示分子势能，为负
力为引力与斥力的合力
值，且正值一定大于负值
【二 临场真题练兵】
一、选择题(单选题) 1．(2020·全国卷Ⅰ·33(1))分子间作用力F与分子间距r 的关系如图所示，r＝ r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规 定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于 原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距 减小到r2的过程中，势能__减__小____(填“减小”“不变”或 “增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能___减__小___(填 “减小”“不变”或“增大”)；在间距等于 r1处，势能 ___小__于___(填“大于”“等于”或“小于”)零。
第七章
分子动理论
阶段核心素养提升
1
核心素养脉络构建
2
核心素养整合提升
3
实战演练触及高考
第七章 分子动理论
核心素养脉络构建
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第七章 分子动理论
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第七章 分子动理论
核心素养整合提升
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第七章 分子动理论
一、阿伏加德罗常数及相关估算问题 阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。在此所指微观物理 量为：分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m。宏观物理量为：物质的体积 V、 摩尔体积 V mol、物质的质量 M、摩尔质量 M mol、物质的密度 ρ。 1．分子的质量 m＝MNmAol＝ρVNAmol
(1)气囊中氮气分子的总个数； (2)气囊中氮气分子间平均距离d。(结果保留一位有效数字) 答案：(1)3×1024个 (2)3×10－9 m
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第七章 分子动理论
解析：(1)设 N2 的物质的量为 n, 则 n＝ρMV
氮气的分子总数 N＝nNA＝ρMVNA
代入数据得 N＝ 3×1024 个
(2)每个分子所占的空间为 V0＝NV
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第七章 分子动理论
3．物质所含的分子数 n＝MMmolNA＝VVmolNA＝MρVmolNA＝ρVMmolNA 注意：估算时：(1)突出主要因素，忽略次要因素，建立物理模型。 (2)挖掘隐含条件。估算问题文字简洁，显性条件少，必须认真审题。
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第七章 分子动理论
典例 1 很多轿车中设有安全气囊以保障驾 乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时， 利用氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入 气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，气 囊中氮气的密度为ρ＝2.5 kg/m3，氮气的摩尔质量 M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1。试估算：
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第七章 分子动理论
2．单个分子占据的体积
V0＝VNmAol＝MρNmAol (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的。设
3
分子体积为 V0，则分子的直径 d＝
6πV0(球体模型)或 d＝3 V0(立方体模型)。
(2)对于气体，分子间距离比较大，可用 d＝3 V0估算出两气体分子之间的平 均间距，d 远比气体分子本身直径大。
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第七章 分子动理论
解析：A错：气体的内能不考虑气体自身重力的影响，故气体的内能不包括 气体分子的重力势能。B、E对：实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势 能两部分。C错：气体整体运动的动能属于机械能，不是气体的内能。D对：气 体体积变化时，分子势能发生变化，气体温度也可能发生变化，即分子势能和 分子动能的和可能不变。
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第七章 分子动理论
解析：某种物体的温度是0 ℃，不是物体中分子的平均动能为零，故A错 误；温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定 增大，内能的多少还与物质的量及体积有关，所以内能不一定增大，故B正确； 当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快，故表现 为引力，故C错误；同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100 ℃的水的内能小于100 ℃相同质量的水蒸气的内能，故D正确；两个铅块相互紧 压后，它们会黏在一起，是分子力作用的结果，说明了分子间有引力，故E正 确；故选BDE。
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第七章 分子动理论
4．(2019·全国卷Ⅲ，33)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油 酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 _使__油__酸__在__浅__盘__的__水__面__上__容__易__形__成__一__块__单___分__子__层__油__膜____ 。 实 验 中 为 了 测 量 出 一 滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以 _把__油__酸__酒__精__溶__液__一__滴__一__滴__地__滴__入__小__量__筒__中__，__测__出__1__m__L_油__酸__酒__精__溶__液__的__滴__数__，___ _得__到__一__滴__溶__液__中__纯__油__酸__的__体__积___。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量 是__单__分__子__层__油__膜__的__面__积____。
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第七章 分子动理论
(2)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某 种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10－9 m的球，已知阿 伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有 效数字)
解 析 ： (1) 影 响 布 朗 运 动 快 慢 的 因 素 有 两 个 ， 即 悬 浮 颗 粒 的 大 小 和 液 体 温 度，颗粒越小布朗运动越明显，液体温度越高布朗运动越明显，从题图可以看 出，乙中炭粒的布朗运动明显，因此温度相同时，甲中炭粒的颗粒大；颗粒相 同时，乙中水的温度高，水分子的热运动较剧烈。
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第七章 分子动理论
实战演练触及高考
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第七章 分子动理论
从近几年高考来看，本章命题的热点多集中在分子动理论，估算分子的大 小和数目、内能等。对能力的要求也只限于“理解能力”。题型多以选择题、 填空题形式出现。
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第七章 分子动理论
【一 高考真题探析】
例题 (2017·江苏卷，12)(1)图中甲和乙图是某同学从资料中查到的两 张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方 格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同 ，___甲___(选填 “甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，___乙___(选填“甲”或 “乙”)中水分子的热运动较剧烈。
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第七章 分子动理论
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大 而增大
B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小 而增大
C．当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r 减小而增大
D．乙分子从r4到r2的过程中做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1的 过程中做加速度增大的减速运动
能 的总和
用力
度、体积有关 于零
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第七章 分子动理论
典例 3 (多选)(2020·湖北省宜昌市葛洲坝中学高二下学期期中)关于分子 动理论和物体的内能，下列说法正确的是( BDE )
A．某种物体的温度为0 ℃，说明该物体中分子的平均动能为零 B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大但引力增大得更 快，所以分子力表现为引力 D．10 g 100 ℃水的内能小于10 g 100 ℃水蒸气的内能 E．两个铝块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力
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第七章 分子动理论
(2)摩尔体积 V＝43πr3NA(或 V＝(2r)3NA) 由密度 ρ＝MV ，解得 ρ＝4π3rM3NA(或 ρ＝8rM3NA) 代入数据得 ρ＝1×103 kg/m3(或 ρ＝5×102 kg/m3,5×102～1×103 kg/m3 都算 对)
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第七章 分子动理论
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第七章 分子动理论
解析：(1)从距O点很远处向O点运动，两分子间距减小到r2的过程中，分子 力体现为引力，引力做正功，分子势能减小；
(2)在r2→r1的过程中，分子力仍然体现为引力，引力做正功，分子势能减 小；
(3)在间距等于r1之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零， 则在r1处分子势能小于零。