【物理】2023-2024學年魯科版（2019）選擇性必修第三冊 分子動理論與氣體實驗定律章末復習課件

規(guī)律歸納分類聚焦章末綜合測評（一）核心素養(yǎng)構建物理觀念：阿伏伽德羅常數(shù)、擴散現(xiàn)象、布朗運動、分子的熱運動、分子引力、分子斥力、分子力、分子動理論、分子勢能、統(tǒng)計規(guī)律、玻意耳定律、查理定律和蓋—呂薩克定律?？茖W思維：1.會用阿伏伽德羅常數(shù)進行有關計算和估算。2.理解擴散現(xiàn)象和布朗運動產(chǎn)生的原因。3.掌握擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動的區(qū)別和聯(lián)系。4.通過分析分子力做功情況，判斷分子勢能的變化情況，從而確定分子勢能與分子間距離的關系。核心素養(yǎng)構建5.會計算封閉氣體的壓強。6.能運用玻意耳定律對有關問題進行分析、計算。7.熟練掌握查理定律和蓋—呂薩克定律，并能靈活運用其解決實際問題?？茖W探究：1.用油膜法估測分子的大小。2.探究氣體作等溫變化的壓強和體積的關系。[典例1]

很多轎車中設有安全氣囊以保障駕乘人員的安全，轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，利用疊氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設都是N2)充入氣囊。若氮氣充入后安全氣囊的容積V＝56L，囊中氮氣密度ρ＝2.5kg/m3，已知氮氣摩爾質(zhì)量M＝0.028kg/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA＝6×1023

mol－1。試估算：(1)囊中氮氣分子的總個數(shù)N；(2)囊中氮氣分子間的平均距離。(結果保留一位有效數(shù)字)。[答案]

(1)3×1024個(2)3×10－9

m素養(yǎng)2

分子力圖像和分子勢能圖像的應用分子力隨分子間距離的變化圖像與分子勢能隨分子間距離的變化圖像非常相似，卻有著本質(zhì)的區(qū)別。(1)分子力曲線分子間作用力與分子間距離的關系曲線如圖甲所示，縱軸表示分子間作用力f；斥力為正，引力為負，正、負表示力的方向；橫軸表示分子間距離r，其中r0為分子間的平衡距離，此時引力與斥力大小相等。(2)分子勢能曲線分子勢能隨分子間距離變化的關系曲線如圖乙所示，縱軸表示分子勢能Ep；分子勢能有正、負，但正、負反映其大小，正值一定大于負值；橫軸表示分子間距離r，其中r0為分子間的平衡距離，此時分子勢能最小。(3)曲線的比較圖甲中分子間距離r＝r0處，對應的是分子力為零，而在圖乙中分子間距離r＝r0處，對應的是分子勢能最小，但不為零。[典例2]

(多選)圖甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖像。由圖像判斷以下說法中正確的是(

)A．當分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小且為零B．當分子間距離r>r0時，分子力隨分子間距離的增大而增大C．當分子間距離r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大D．當分子間距離r<r0時，隨著分子間距離逐漸減小，分子力和分子勢能都逐漸增大[解析]

由題圖可知，當分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均達到最小，但此時分子力為零，而分子勢能不為零，為負值；當分子間距離r>r0時，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小，此時分子力做負功，分子勢能增大；當分子間距離r<r0時，隨著分子間距離逐漸減小，分子力逐漸增大，而此過程中分子力做負功，分子勢能增大。由此知選項C、D正確。[答案]

CD素養(yǎng)3

分子熱運動和物體的內(nèi)能1．分子熱運動：分子熱運動是永不停息且無規(guī)則的，溫度越高，分子熱運動越劇烈。大量分子的運動符合統(tǒng)計規(guī)律。擴散現(xiàn)象能直接說明分子在做熱運動，而布朗運動能間接說明分子在做熱運動。2．物體的內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。(1)由于溫度越高，分子平均動能越大，所以物體的內(nèi)能與溫度有關。(2)由于分子勢能與分子間距離有關，而分子間距離與物體體積有關，因此物體的內(nèi)能與物體的體積有關。(3)由于物體的質(zhì)量不同，分子數(shù)目不同，分子勢能與分子動能的總和不同，所以物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量也有關系?？傊?，物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積和質(zhì)量都有關系。[典例3]

下列關于分子熱運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是(

)A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故B．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子平均動能增加C．一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和D．如果氣體溫度升高，那么每一個分子熱運動的速率都增加[解析]

氣體分子間的距離比較大，甚至可以忽略分子間的作用力，分子勢能也就不存在了，所以氣體在沒有容器的約束下散開是分子熱運動的結果，選項A錯誤；100℃的水變成同溫度的水蒸氣，分子的平均動能不變，選項B錯誤；根據(jù)內(nèi)能的定義可知選項C正確；如果氣體的溫度升高，那么分子的平均動能增大，熱運動的平均速率也增大，這是統(tǒng)計規(guī)律，但就每一個分子來講，速率不一定都增加，選項D錯誤。[答案]

C素養(yǎng)4

氣體實驗定律的應用1．玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律可分別看成是理想氣體狀態(tài)方程在T恒定、V恒定、p恒定時的特例。2．正確確定狀態(tài)參量是運用氣體實驗定律的關鍵。求解壓強的方法：(1)在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強相等列方程求氣體壓強。(2)也可以把封閉氣體的物體(如液柱、活塞、氣缸等)作為力學研究對象，分析受力情況，根據(jù)研究對象所處的不同狀態(tài)，運用平衡條件或牛頓第二定律列式求解。3．注意氣體實驗定律只適用于一定質(zhì)量的氣體，對打氣、抽氣、灌氣、漏氣等變質(zhì)量問題，巧妙地選取研究對象，使變質(zhì)量的氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題。[典例4]

如圖所示，足夠長的圓柱形氣缸豎直放置，其橫截面積為1×10－3

m2，氣缸內(nèi)有質(zhì)量m＝2kg的活塞，活塞與氣缸壁密封良好，不計摩擦。開始時活塞被銷子K銷于圖中位置，離缸底12cm，此時氣缸內(nèi)密閉氣體的壓強為1.5×105

Pa，溫度為300K。外界大氣壓為1.0×105

Pa，g＝10m/s2。(1)現(xiàn)對密閉氣體加熱，當溫度升到400K時，其壓強為多少？(2)達到問題(1)的條件時拔去銷子K，活塞開始向上運動，當它最后靜止在某一位置時，氣缸內(nèi)氣體的溫度為360K，則這時活塞離缸底的距離為多少？[答案]

(1)2.0×105

Pa

(2)18cm素養(yǎng)5

氣體圖像問題的綜合應用要會識別圖像反映的氣體狀態(tài)的變化特點，并且熟練進行圖像的轉(zhuǎn)化，理解圖像的斜率、截距的物理意義。