第十五章　第1課時　分子動理論　內(nèi)能　固體和液體-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

考情分析試題情境生活實踐類霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y器、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、氧氣分裝等學(xué)習(xí)探究類分子動理論、固體和液體的性質(zhì)、氣體實驗定律、熱力學(xué)定律、用油膜法估測油酸分子的大小、探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系第1課時分子動理論內(nèi)能固體和液體目標要求1.了解分子動理論的基本觀點，了解物體內(nèi)能的決定因素，掌握分子間距與分子勢能的關(guān)系。2.了解氣體分子運動的特點，能夠從微觀的角度解釋氣體壓強。3.知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質(zhì)；了解表面張力現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因?？键c一分子動理論(一)物體是由大量分子組成的1．分子的大小(1)分子的直徑：數(shù)量級為________m；(2)分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10－26kg。2．阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，通常可取NA＝________________mol－1。3．聯(lián)系微觀和宏觀的四個重要關(guān)系微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。(1)一個分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)。(2)一個分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注：對氣體，V0為分子所占空間體積)。(3)物體所含的分子數(shù)：N＝nNA物體所含物質(zhì)的量n＝eq\f(V,Vmol)或n＝eq\f(m,M)。(4)物體的體積和質(zhì)量的關(guān)系Vmol＝eq\f(M,ρ)或V＝eq\f(m,ρ)。4．求解分子直徑或棱長時的兩種模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固體和液體)。(2)立方體模型：V0＝d3，得棱長d＝eq\r(3,V0)(常用于求相鄰氣體分子間平均距離)。1．只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以估算出氣體分子的直徑。()2．已知銅的密度、摩爾質(zhì)量以及阿伏加德羅常數(shù)，可以估算銅分子的直徑。()3．某種氣體單個分子的質(zhì)量除以單個分子的體積，等于氣體的密度。()例1(2023·北京市第十二中學(xué)期中)一定量某種氣體的質(zhì)量為m，該氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m0和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為()A．NA＝eq\f(V,V0) B．NA＝eq\f(ρV,m0)C．NA＝eq\f(m,m0) D．NA＝eq\f(M,ρV0)例2(2023·江蘇連云港市期中)浙江大學(xué)高分子系制備出了一種超輕氣凝膠——它刷新了目前世界上最輕固態(tài)材料的紀錄。設(shè)該種氣凝膠的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為kg/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求：(1)體積為V(單位為m3)的氣凝膠中含有的分子數(shù)；(2)每個氣凝膠分子的直徑。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度ρ與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個分子的體積V0都可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來(如圖所示)。(二)分子永不停息地做無規(guī)則運動1．擴散現(xiàn)象(1)定義：________種物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象；(2)實質(zhì)：擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度________，擴散得越快。2．布朗運動(1)定義：懸浮________的無規(guī)則運動；(2)實質(zhì)：布朗運動反映了________________的無規(guī)則運動；(3)特點：微粒越________，運動越明顯；溫度越________，運動越明顯。3．熱運動(1)分子永不停息的________________運動叫作熱運動；(2)特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越劇烈。1．擴散現(xiàn)象和布朗運動都是分子熱運動。()2．溫度越高，布朗運動越明顯。()3．在布朗運動中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越大，布朗運動越明顯。()例3(2023·山西太原市期中)裝滿冷水的玻璃杯靜置于桌面上，若將一滴墨水輕輕滴到水中，過一會墨水逐漸散開，直到整杯水都變黑。下列說法正確的是()A．這一現(xiàn)象是由于水分子的布朗運動產(chǎn)生B．這一現(xiàn)象主要是由于墨水受到重力產(chǎn)生C．這一現(xiàn)象主要是由于水的對流形成的D．將杯中的冷水換成熱水，這一過程會進行的更迅速例4(2024·山東省模擬)2023年3月底受冷空氣以及大風(fēng)天氣影響，全國各地均出現(xiàn)不同程度的沙塵天氣，內(nèi)蒙古、北京等中北部地區(qū)局部有強沙塵暴，甚至局部地區(qū)出現(xiàn)下“泥點”的惡劣天氣，山東、河南、安徽、江蘇等華東地區(qū)也都出現(xiàn)AQI(空氣質(zhì)量指數(shù))爆表達到500的現(xiàn)象，AQI指數(shù)中一項重要指標就是大家熟知的PM2.5指數(shù)，PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5μm的懸浮顆粒物，漂浮在空中，很難自然沉降到地面。對于上述天氣現(xiàn)象下列說法正確的是()A．中北部地區(qū)出現(xiàn)的沙塵暴中的沙塵顆粒所做的無規(guī)則運動是布朗運動B．一團質(zhì)量不變的沙塵暴從溫度較低的地區(qū)吹到溫度較高的地區(qū)，溫度逐漸升高，風(fēng)速逐漸減小，其內(nèi)能逐漸減小C．PM2.5顆粒的尺寸與空氣中氧氣分子的尺寸數(shù)量級相同D．PM2.5顆粒在空氣中的無規(guī)則運動是由于大量空氣分子無規(guī)則運動對其撞擊的不平衡性引起的(三)分子之間存在著相互作用力1．物質(zhì)分子間存在空隙。2．分子間同時存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而________，隨分子間距離的減小而________，________力變化得較快。3.實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的________。分子力與分子間距離的關(guān)系圖線如圖所示。由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線可知：(1)當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為________；(2)當r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為________；(3)當r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為________；(4)當分子間距離大于10r0(約為10－9m)時，分子力很弱，可以忽略不計。1．當分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力。()2．當分子間距離r＞r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力。()3．當分子間的距離r＜r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力。()考點二溫度和內(nèi)能1．溫度一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的______。2．兩種溫標攝氏溫標和熱力學(xué)溫標。攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273.15K。3．分子動能(1)分子動能是________________所具有的動能；(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動動能的平均值，________是分子熱運動的平均動能的標志；(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的________。4．分子勢能(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的__________________決定的能。(2)分子勢能的決定因素①微觀上：________________________和分子排列情況；②宏觀上：________和狀態(tài)。5．物體的內(nèi)能(1)概念理解：物體中所有分子熱運動________和________________的總和，是狀態(tài)量；(2)決定因素：對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的________和________決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定；(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小________；(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：____________和____________。思考(1)請在下列坐標系中定性畫出分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線。(2)根據(jù)圖線完成下列問題：①當r＞r0時，當r增大，分子間的作用力做________(填“正功”或“負功”)，分子勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)。②當r＜r0時，當r減小時，分子間的作用力做________(填“正功”或“負功”)，分子勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)。③當r＝r0時，分子勢能________(填“最大”或“最小”)。例5(2023·海南卷·5)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是()A．分子間距離大于r0時，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無限遠靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C．分子勢能在r0處最小D．分子間距離在小于r0且減小時，分子勢能在減小例6(2021·北京卷·4)比較45℃的熱水和100℃的水蒸氣，下列說法正確的是()A．熱水分子的平均動能比水蒸氣的大B．熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小C．熱水分子的速率都比水蒸氣的小D．熱水分子的熱運動比水蒸氣的劇烈考點三分子運動速率分布規(guī)律氣體壓強的微觀解釋1．氣體分子運動的速率分布圖像當氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍時，分子間作用力十分微弱，可忽略不計；分子沿各個方向運動的機會均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布，且這個分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時，分子速率大的分子比例較多，平均速率會增大，如圖所示。2．氣體壓強的微觀解釋(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力。(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。②微觀上：決定于分子的平均動能和分子的數(shù)密度。思考如圖為同一密閉氣體在不同溫度時分子數(shù)百分率隨氣體分子速率分布的兩條曲線。則：________(選填“A”或“B”)表示高溫分布曲線；圖中兩條曲線下面積________(選填“A大”“B大”或“相等”)?？键c四固體和液體性質(zhì)的理解1．固體(1)分類：固體分為________和______________兩類。晶體又分為__________和__________。(2)晶體和非晶體的比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀無確定的幾何形狀無確定的幾何外形熔點確定________不確定物理性質(zhì)各向異性________各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互________2.液體(1)液體的表面張力①作用效果：液體的表面張力使液面具有________的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，________形表面積最小。②方向：表面張力跟液面________，跟這部分液面的各條分界線________。③形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為________。(2)浸潤和不浸潤①當液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強時，液體能夠浸潤固體。反之，液體不浸潤固體。②毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中________，不浸潤液體在細管中________。3．液晶(1)液晶的物理性質(zhì)①具有液體的________________。②具有晶體的________________________。(2)液晶的微觀結(jié)構(gòu)從某個方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的。1．晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。()2．液晶是液體和晶體的混合物。()3．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體。()4．在空間站完全失重的環(huán)境下，水滴能收縮成標準的球形是因為液體表面張力的作用。(