物理選修人教新課標(biāo)第七章分子動(dòng)理論章末復(fù)習(xí)課件

1、1122內(nèi)容要求 說明物質(zhì)是由大量分子組成的，阿伏加德羅常數(shù)，分子的熱運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)，分子間的相互作用力分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體分子間相互作用的勢(shì)能，物體的內(nèi)能做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，熱量，能量守恒定律熱力學(xué)第一定律33內(nèi)容要求 說明熱力學(xué)第二定律永動(dòng)機(jī)不可能制成絕對(duì)零度不可能達(dá)到能源的開發(fā)和利用，能源的利用與環(huán)境保護(hù)44內(nèi)容要求說明氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量，熱力學(xué)溫度氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)氣體壓強(qiáng)的微觀意義實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小55 熱學(xué) 分子動(dòng)能論分子動(dòng)能論內(nèi)能與能量守恒內(nèi)能與能量守恒氣體氣體66分分子子動(dòng)動(dòng)理理

2、論論物質(zhì)是由物質(zhì)是由大量分子大量分子組成的組成的分子的分子的大小大小阿伏加德羅常數(shù)：阿伏加德羅常數(shù)：NA=6.021023mol-1， 相關(guān)估算相關(guān)估算分子永不停息地分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)依據(jù)：擴(kuò)散現(xiàn)象；布朗運(yùn)實(shí)驗(yàn)依據(jù)：擴(kuò)散現(xiàn)象；布朗運(yùn)動(dòng)動(dòng)(產(chǎn)生原因、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、影響產(chǎn)生原因、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、影響因素因素)熱運(yùn)動(dòng)：指分子的永不停息的熱運(yùn)動(dòng)：指分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)無規(guī)則運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：永不停息；毫無規(guī)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：永不停息；毫無規(guī)則；溫度越高越劇烈則；溫度越高越劇烈單分子油膜法測(cè)分子直徑：單分子油膜法測(cè)分子直徑：數(shù)量級(jí)：數(shù)量級(jí)：10-10mVdS77分子間存在分子間存在相互作用力相互

3、作用力分子引力、斥力同時(shí)存在，分子分子引力、斥力同時(shí)存在，分子力指兩者的合力力指兩者的合力引力與斥力隨分子間距離變化的引力與斥力隨分子間距離變化的規(guī)律規(guī)律分子力隨距離變化關(guān)系圖線：分子力隨距離變化關(guān)系圖線：F-r圖線圖線88內(nèi)內(nèi)能能與與能能量量氣氣體體守守 恒恒微觀微觀:分子數(shù)、分子平均動(dòng)分子數(shù)、分子平均動(dòng) 能、分子間距能、分子間距宏觀：宏觀：質(zhì)量、溫度、體積質(zhì)量、溫度、體積分子勢(shì)能分子勢(shì)能分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系決定因素：微觀決定因素：微觀分子間距；宏分子間距；宏 觀觀體積體積(非單調(diào)變非單調(diào)變化化)物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能定義：定義：物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子

4、物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子 勢(shì)能的總和勢(shì)能的總和決定因素決定因素改變內(nèi)能的方式：改變內(nèi)能的方式： 做功和熱傳做功和熱傳遞遞 (注意兩者的注意兩者的聯(lián)聯(lián) 系和本質(zhì)區(qū)系和本質(zhì)區(qū)別別)分子動(dòng)能：分子動(dòng)能：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志99熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：U=W+Q，符號(hào)法則符號(hào)法則能量守恒定律；能源和環(huán)境能量守恒定律；能源和環(huán)境按照熱傳導(dǎo)的方向性表述按照熱傳導(dǎo)的方向性表述按照內(nèi)能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化過按照內(nèi)能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述程的方向性表述一個(gè)實(shí)質(zhì)：一切宏觀的、自發(fā)的熱現(xiàn)一個(gè)實(shí)質(zhì)：一切宏觀的、自發(fā)的熱現(xiàn)象具有方向性象具有方向性兩種表述兩種表述能量的轉(zhuǎn)化和守恒能量的轉(zhuǎn)

5、化和守恒熱力學(xué)第熱力學(xué)第二定律二定律內(nèi)內(nèi)能能與與能能量量氣氣體體守守 恒恒1010溫度：物理意義、單位及換算溫度：物理意義、單位及換算體積：物理意義、單位及換算體積：物理意義、單位及換算壓強(qiáng)：物理意義、單位及換算、壓強(qiáng)：物理意義、單位及換算、微觀及宏觀決定因素、計(jì)算微觀及宏觀決定因素、計(jì)算氣體狀態(tài)變化時(shí)各參量的定性關(guān)氣體狀態(tài)變化時(shí)各參量的定性關(guān)系的微觀解釋系的微觀解釋氣體分子動(dòng)理論氣體分子動(dòng)理論氣體分子的運(yùn)動(dòng)特氣體分子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)點(diǎn)氣體壓強(qiáng)的微觀解氣體壓強(qiáng)的微觀解釋釋氣體的狀態(tài)參氣體的狀態(tài)參量及狀態(tài)變化量及狀態(tài)變化氣氣體體1111 一、分子動(dòng)理論 熱學(xué)研究熱現(xiàn)象的規(guī)律，是物理學(xué)的一個(gè)組成部分.描

6、述熱現(xiàn)象的一個(gè)基本概念是溫度，凡跟溫度有關(guān)的現(xiàn)象都叫熱現(xiàn)象.分子動(dòng)理論是從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)來研究熱現(xiàn)象的理論，其基本內(nèi)容是：物質(zhì)是由大量分子組成的；分子做著永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用力.1212 1.分子的意義：這里所指的分子，是指在熱運(yùn)動(dòng)中遵循相同規(guī)律的微觀粒子，可以是分子、原子、離子等. 2.對(duì)于固體或液體，可以把它們的分子看成一個(gè)一個(gè)緊密排列的小球，利用這種球形模型，可以估算分子的大小，即：分子體積=固體或液體的體積分子個(gè)數(shù).利用單分子油膜法求出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m.1313 3.氣體分子仍然可以視為小球，但氣體分子間的間隙較大，一般達(dá)到分子直徑的10倍，如果用氣體

7、的體積除以分子數(shù)，得到的是每個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間，這個(gè)空間遠(yuǎn)大于氣體分子的體積.一般的，我們?cè)诳紤]氣體分子平均占據(jù)的空間時(shí)，把這個(gè)空間視為立方體，即立方體模型.1414 4.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1，它是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁.在已知摩爾體積的條件下，可通過阿伏加德羅常數(shù)求出固體或液體的分子體積，也可求出每個(gè)氣體分子平均占據(jù)空間；在已知摩爾質(zhì)量的條件下，可求出分子質(zhì)量.1515 某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為( ) A. B. C. D. 0AVNVAVNmAMNm0 AMNVBC16

8、16 由于氣體分子間間隙很大，V0不是每個(gè)分子平均占據(jù)的空間的體積，故 A錯(cuò)；因V為氣體的摩爾質(zhì)量，B對(duì)、C對(duì)；并非分子的密度，V0遠(yuǎn)小于氣體的分子質(zhì)量，故D錯(cuò).0AVNV，1717 二、分子熱運(yùn)動(dòng) 1.擴(kuò)散現(xiàn)象 (1)定義：相互接觸的不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象. (2)原因：是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，擴(kuò)散現(xiàn)象是分子熱運(yùn)動(dòng)的直接證明. (3)特點(diǎn)：溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著，可在固體、液體、氣體中進(jìn)行.1818 2.布朗運(yùn)動(dòng) (1)定義：懸浮在液體(或氣體)中的微粒的永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng). (2)原因：大量液體分子(或氣體分子)對(duì)小顆粒撞擊的不平衡性所致.布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映和證明了液體分子(或氣

9、體分子)永不停息地做無規(guī)則運(yùn)功. (3)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)： 形成條件：微粒足夠小. 1919 溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈. 觀察到的是固體微粒(不是液體分子，不是固體分子)的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性. 實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡.2020 做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測(cè)記錄如圖8-1-1所示.圖中記錄的是( ) A.分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況 B.某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡 C.某個(gè)微粒做布朗運(yùn) 動(dòng)的速度時(shí)間圖線 D.按等時(shí)間間隔依次 記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置 的連線圖圖8-1-1D2121 布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則

10、運(yùn)動(dòng)，而非分子的運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；既然無規(guī)則所以微粒沒有固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，對(duì)于某個(gè)微粒而言在不同時(shí)刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無法確定其在某一個(gè)時(shí)刻的速度，故也就無法描繪其速度-時(shí)間圖線，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；故只有D項(xiàng)正確.2222 三、分子間存在相互作用力 1.分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，它們都隨分子間距離增大而減小，隨分子間距離減小而增大，且斥力變化較快. 2.分子力是指分子所受的引力和斥力的合力，分子力隨分子間距離變化而變化的規(guī)律是：rr0時(shí)，斥力大于引力，分子力體現(xiàn)為斥力；r=r0時(shí)，斥力等于引力，分子力為0；2323 rr0時(shí)，斥力小于引力，分子力體現(xiàn)為引力，但要

11、注意，分子力體現(xiàn)為引力時(shí)，有一 個(gè)最大值，因此，在宏觀上，所有物體都會(huì)有一個(gè)最大抗拉力，超過這個(gè)最 大抗拉力，物體將被拉斷； 2424 r10r0以后，分子力將變得十分微弱，可以忽略不計(jì).以上 規(guī)律如圖8-1-2上圖所 示 (要注意分子力曲線和分 子 勢(shì)能曲線的區(qū)別與聯(lián)系)圖圖8-1-22525 在兩個(gè)分子從很遠(yuǎn)的距離相互靠近到幾乎緊貼的過程中，下列說法正確的是( ) A.引力增大，斥力減小 B.引力減小，斥力增大 C.分子力一直增大 D.分子力先增大，后減小，再增大D2626 分子間引力和斥力都是隨分子間距離減小而增大的，故A、B都錯(cuò)；分子力是指分子引力和斥力的合力，從分子力曲線可知，在兩分

12、子從較遠(yuǎn)距離相互靠近到幾乎緊貼的過程中，分子力先體現(xiàn)為引力，且先增大后減小，rr0后再靠近，分子力體現(xiàn)為斥力且增大，可知C錯(cuò)，D對(duì).2727 四、物體的內(nèi)能、熱和功、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 1.物體的內(nèi)能 (1)做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志. 在宏觀上，溫度描述的是物體冷熱程度；在微觀上，溫度反映分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度.2828 分子速率的統(tǒng)計(jì)規(guī)律：物體內(nèi)大多數(shù)分子具有中等速率，少數(shù)分子的速率較大，少數(shù)分子速率較??；分子的速率是相對(duì)于所在物體本身而言的，要把分子速率和分子所在的物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速率區(qū)分開來，避免出現(xiàn)物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速率大，則物體的分子平均動(dòng)能大的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)

13、. 溫度是宏觀量，對(duì)個(gè)體分子而言毫無意義；同時(shí)，溫度是狀態(tài)量.2929 溫度相同的物體，分子的平均動(dòng)能相等，但由于物質(zhì)種類不同導(dǎo)致分子質(zhì)量不同，所以，即使是溫度相同的物體，分子平均速率也可能不同. (2)由于分子間有相互作用力，所以存在由它們的相對(duì)位置決定的分子勢(shì)能. 分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系：分子力做正功，分子勢(shì)能減小；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加(可與重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系、電場力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系類比).3030 在微觀上，分子間距離越接近r0，分子勢(shì)能越小；分子間距離越遠(yuǎn)離r0，分子勢(shì)能越大(由圖8-1-2下圖可知). 在宏觀上，分子勢(shì)能與體積有關(guān).但應(yīng)注意，體積變大，不

14、一定是使分子間距離遠(yuǎn)離r0，因而分子勢(shì)能不一定增大.3131 要注意區(qū)分物體的重力勢(shì)能和分子勢(shì)能，不能把兩者混為一談：分子勢(shì)能是由于分子間存在相互作用力而具有的由其相對(duì)位置決定的能，而物體的重力勢(shì)能是由于物體受到重力而具有的由其高度決定的能.3232 (3)物體中所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能. 物體的內(nèi)能與分子總數(shù)、溫度和體積有關(guān). 內(nèi)能是宏觀量，對(duì)個(gè)體分子而言毫無意義. 內(nèi)能是狀態(tài)量.3333 2.熱和功 (1)做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，在改變物體的內(nèi)能上，做功和熱傳遞是等效的，但兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，做功是能量的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞只是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移. (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量

15、度，對(duì)應(yīng)做功的過程；熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度，對(duì)應(yīng)熱傳遞的過程；可見，功和熱量都是過程量.3434 已知一定質(zhì)量的0的水結(jié)成0的冰時(shí)體積要增大，同時(shí)放出熱量，下列說法中正確的是( ) A.分子的平均動(dòng)能一定減少了 B.因?yàn)轶w積增大，分子勢(shì)能一定增大了 C.內(nèi)能一定減小了 D.分子勢(shì)能一定減小了CD3535 由于溫度沒有改變，所以分子平均動(dòng)能不變，A錯(cuò)；分子勢(shì)能與體積有關(guān)，但體積增大，分子勢(shì)能不一定增大，在此，可以這樣來判斷分子勢(shì)能的變化：0的水結(jié)成0的冰時(shí)，放出熱量，可以肯定內(nèi)能一定減小了，但由于分子動(dòng)能沒有變化，所以一定是分子勢(shì)能減小了.3636 如圖8-1-3，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位

16、于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)0為斥力， Fr0時(shí)表現(xiàn)為引力，rr0時(shí)表現(xiàn)為斥力，所以abc，分子力做正功，動(dòng)能增加，分子勢(shì)能減少，cd，分子力做負(fù)功，動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，所以A、D錯(cuò)，B、C正確，故選B、C.解答此題時(shí)，一定要防止把分子力曲線錯(cuò)看為分子勢(shì)能曲線.3939 由于分子間距大于r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，因此分子乙從遠(yuǎn)處移到距分子甲r0處過程中分子力做正功，由于分子間距離小于r0時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力，因此分子乙從距分子甲r0處繼續(xù)移近甲時(shí)要克服分子力做功. 4040 利用單分子油膜法可以粗測(cè)分子的大小和阿伏加德羅常數(shù).如果已知體積為V的一滴油在水

17、面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為、摩爾質(zhì)量為，阿伏加德羅常數(shù)應(yīng)如何求出？ 對(duì)微觀量的估算.4141 由單分子油膜的特征，這種油的分子直徑為d=V/S(將油膜看成單分子緊密排列形成的膜)，每個(gè)油分子的體 積為 (將分子看成球 形)，每摩爾這種油的體積為V=/因此.阿伏加德羅常數(shù)為；NA=V/V0=6S3/V3.33034( )326dVVS4242 分子直徑的數(shù)量級(jí)是d=10-10m，由S=V/d,V=M/可知：M/d=1011m2，答案為A.4343 下列說法中正確的是( ) A.如果一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)得快，那么這個(gè)分子的溫度就高 B.高溫物體內(nèi)分子的平均速率一定比低溫物體內(nèi)分子平均速率大 C.高溫物體內(nèi)每個(gè)分子一定比低溫物體內(nèi)每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)得快 D.高溫物體的分子平均動(dòng)能一