高中物理電磁感應(yīng)選修3-3熱學(xué)第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能.ppt

1、選修3-3 熱學(xué),2014高考導(dǎo)航,第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能,本節(jié)目錄,基礎(chǔ)再現(xiàn)對(duì)點(diǎn)自測(cè),知能演練輕巧奪冠,考點(diǎn)探究講練互動(dòng),技法提煉思維升華,要點(diǎn)透析直擊高考,知識(shí)清單 一、分子動(dòng)理論 1物體是由大量分子組成的 (1)分子的大小 一般分子直徑的數(shù)量級(jí)：_m； 估測(cè)的方法_. (2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)：_kg； (3)阿伏加德羅常數(shù)：1 mol任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù)，用符號(hào)NA表示，NA_mol1.,1010,1026,油膜法,6.021023,2分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng) 一切物質(zhì)的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) (1)擴(kuò)散現(xiàn)象 相互接觸的不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象溫度_，擴(kuò)散越快，可在固體

2、、液體、氣體中進(jìn)行 (2)布朗運(yùn)動(dòng) 懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，微粒_，溫度_，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著 3分子間存在著相互作用力 分子間同時(shí)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_，但總是斥力變化得較快,越高,越小,越高,減小,增大,二、溫度 1意義：宏觀上表示物體的冷熱程度(微觀上標(biāo)志物體中分子平均動(dòng)能的大小) 2兩種溫標(biāo) (1)攝氏溫標(biāo)t：?jiǎn)挝?，?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的_作為0 ，沸點(diǎn)作為100 ,在0 100 之間等分100份，每一份表示1 . (2)熱力學(xué)溫標(biāo)T：?jiǎn)挝籏，把_作為0 K. (3)就每一度表示的冷熱差別來(lái)說(shuō)，兩種溫度是相同的，即Tt.只是零

3、值的起點(diǎn)不同，所以二者關(guān)系式為_(kāi). (4)絕對(duì)零度(0 K)：是低溫極限，只能接近不能達(dá)到，所以熱力學(xué)溫度無(wú)負(fù)值,凝固點(diǎn),273.15,Tt273.15,三、內(nèi)能 1分子平均動(dòng)能 所有分子動(dòng)能的平均值_是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 2分子勢(shì)能 由分子間_決定的能，在宏觀上分子勢(shì)能與物體_有關(guān)，在微觀上與分子間的_有關(guān) 3物體的內(nèi)能 (1)內(nèi)能：物體中所有分子的_與_的總和. (2)決定因素：_、_和物質(zhì)的量,溫度,相對(duì)位置,體積,距離,熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能,分子勢(shì)能,溫度,體積,熱身體驗(yàn),12.下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法，正確的是() A布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B液體溫度越高，懸浮粒子越大，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈

4、C布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各部分的溫度不同而引起的 D布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×Ｗ幼矒糇饔玫牟黄胶庖鸬?13.關(guān)于分子間的作用力，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(r0為分子平衡位置之間的距離)() A當(dāng)分子間距離為r0時(shí),它們之間既沒(méi)有引力,也沒(méi)有斥力 B分子間的平衡距離r0可以看成分子直徑的大小，其數(shù)量級(jí)為1010 m C兩個(gè)分子間的距離由較大逐漸減小到rr0的過(guò)程中，分子力先增大后減小，分子力為引力 D兩個(gè)分子間的距離由極小逐漸增大到rr0的過(guò)程中，引力和斥力都同時(shí)減小，分子力為斥力,2關(guān)于熱力學(xué)溫度與攝氏溫度，下列說(shuō)法正確的是() A33.15 小于33.15 K B溫度變化1 ，也就是溫度

5、變化1 K C攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的零度是相同的 D溫度由t 升到2t 時(shí)，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度由T K升至 2T K,31.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是() A溫度升高時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 B溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大 C機(jī)械能越大，分子的平均動(dòng)能就越大 D機(jī)械能越大，物體的內(nèi)能就越大 32.關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是() A不同物體，溫度相等，內(nèi)能也相等 B所有分子的勢(shì)能增大，物體內(nèi)能也增大 C溫度高的物體，分子平均動(dòng)能大，內(nèi)能不一定大 D只要兩物體的質(zhì)量、溫度、體積相等，兩物體的內(nèi)能一定相等,熱身體驗(yàn)答案與解析 11.解析：選B.分子直徑的數(shù)量級(jí)是1010 m,是指一般分

6、子,不包括高分子化合物 12.解析：選D.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),而不是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤液體溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，液體分子對(duì)懸浮粒子撞擊力越大；懸浮粒子越小，對(duì)其撞擊的液體分子數(shù)越少，懸浮粒子受到液體分子撞擊作用的平衡性越弱，因而布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D正確 13.解析：選A.分子引力與斥力同時(shí)存在，rr0時(shí)，引力斥力，分子力為零，故A錯(cuò)；由分子力與分子間距離的關(guān)系知B、C、D正確,2解析：選B.由攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系可知33.15 240 K，B正確，A、C、D錯(cuò)誤. 31.解析：選B.溫度升高時(shí)，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能增加,但并不是每個(gè)

7、分子的動(dòng)能都會(huì)增加，有的分子的動(dòng)能可能會(huì)減小，所以A錯(cuò)誤，B正確；物體的內(nèi)能由物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和所有分子間的勢(shì)能決定，和物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，分子動(dòng)能和勢(shì)能與機(jī)械能無(wú)關(guān)，所以C、D均錯(cuò)誤 32.解析：選C.物體的內(nèi)能在宏觀上是由溫度、體積和物質(zhì)的量決定的，所以A、D錯(cuò)C對(duì)；物體內(nèi)能包括分子動(dòng)能和勢(shì)能兩部分，故B錯(cuò),解析：選C.M/(NA)是每個(gè)分子平均占據(jù)的空間并不一定是一個(gè)分子的體積，C選項(xiàng)錯(cuò),二、微觀分子熱運(yùn)動(dòng)與其宏觀表現(xiàn)的關(guān)系 1布朗運(yùn)動(dòng)的理解 (1)研究對(duì)象：懸浮在液體、氣體中的小顆粒 (2)特點(diǎn)：永不停息無(wú)規(guī)則顆粒越小，現(xiàn)象越明顯溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈肉眼看不到 (3)成因：布朗運(yùn)動(dòng)

8、是由于液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)小顆粒撞擊力的不平衡引起的，是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 2布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象的異同 (1)它們都反映了分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) (2)它們都隨溫度的升高而表現(xiàn)得更明顯 (3)布朗運(yùn)動(dòng)只能在液體、氣體中發(fā)生，而擴(kuò)散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間,3布朗運(yùn)動(dòng)和分子熱運(yùn)動(dòng)的比較,即時(shí)應(yīng)用2下列有關(guān)擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動(dòng)的敘述中，錯(cuò)誤的是() A擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動(dòng)都能說(shuō)明分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動(dòng)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別 C擴(kuò)散現(xiàn)象突出說(shuō)明了物質(zhì)的遷移規(guī)律，布朗運(yùn)動(dòng)突出說(shuō)明了分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性規(guī)律 D擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都與溫度有關(guān) 解析：選B.擴(kuò)散現(xiàn)

9、象與布朗運(yùn)動(dòng)都能說(shuō)明分子做永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)擴(kuò)散是物質(zhì)分子的遷移，布朗運(yùn)動(dòng)是宏觀顆粒的運(yùn)動(dòng),是兩種完全不同的運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了分子運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)不同規(guī)律，則C正確兩種運(yùn)動(dòng)隨溫度的升高而加劇，所以都與溫度有關(guān),三、分子力、分子勢(shì)能和分子動(dòng)能 1分子間的相互作用力 分子力是引力與斥力的合力分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小、隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如圖所示 (1)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，F(xiàn)0； (2)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引和F斥都隨距離的減小 而增大，但F引F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力； (3)當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引和F斥都隨距離的增大 而減小，但F引F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力

10、； (4)當(dāng)r10r0(109 m)時(shí)，F(xiàn)引和F斥都已經(jīng)十分微弱，可以認(rèn)為分子間沒(méi)有相互作用力(F0),2分子勢(shì)能 分子勢(shì)能是由分子間相對(duì)位置而決定的勢(shì)能，它隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離的關(guān)系為： (1)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大； (2)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大； (3)當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零，為負(fù)值，因?yàn)榭蛇x兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零 (4)分子勢(shì)能曲線如圖所示,即時(shí)應(yīng)用3(2013北京四中高三模擬)如圖所示，用F表示兩分子間的作用力，Ep表示分子間的分子勢(shì)能，在兩個(gè)分子

11、之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過(guò)程中() AF不斷增大，Ep不斷減小 BF先增大后減小，Ep不斷減小 CF不斷增大，Ep先增大后減小 DF、Ep都是先增大后減小 解析：選B.分子間的作用力是矢量，分子勢(shì)能是標(biāo)量，由圖象可知F先增大后減小，Ep則不斷減小，B正確,四、物體的內(nèi)能和機(jī)械能的比較,特別提醒：(1)物體的體積越大，分子勢(shì)能不一定就越大，如0 的水結(jié)成0 的冰后體積變大,但分子勢(shì)能卻減小了. (2)理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢(shì)能忽略不計(jì),一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān) (3)機(jī)械能和內(nèi)能都是對(duì)宏觀物體而言的，不存在某個(gè)分子的內(nèi)能、機(jī)械能的說(shuō)法,即時(shí)應(yīng)用4(2013泉州模擬)

12、下列說(shuō)法中正確的是() A物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大 B物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零 C物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體內(nèi)能一定減小 D氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大 解析：選D.物體的機(jī)械能和內(nèi)能是兩個(gè)完全不同的概念物體的動(dòng)能由物體的宏觀速率決定，而物體內(nèi)分子的動(dòng)能由分子熱運(yùn)動(dòng)的速率決定分子動(dòng)能不可能為零(溫度不可能達(dá)到絕對(duì)零度)，而物體的動(dòng)能可能為零，所以A、B不正確物體體積減小時(shí)，分子間距離減小，但分子勢(shì)能不一定減小，所以C也不正確由于氣體分子間距離一定大于r0，體積增大時(shí)分子間距離增大,分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，所以D正確.,5誤差分析 (1)純油酸體積的計(jì)算引起誤

13、差 (2)油膜面積的測(cè)量引起誤差主要是有兩個(gè)方面： 油膜形狀的畫線誤差； 數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差,【答案】B 【方法總結(jié)】由宏觀量通過(guò)阿伏加德羅常數(shù)作橋梁，便可求出微觀量應(yīng)用公式時(shí)一定要注意各量的物理意義,考點(diǎn)2分子力、分子力做功和分子勢(shì)能 (2012高考海南卷改編)兩分子間的 斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系 如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo) 為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開(kāi)始相互接近若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A在rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小 B在rr0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能也減小 C

14、在rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大 D分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變,【解析】由Epr圖可知：在rr0階段， 當(dāng)r減小時(shí)F做正功，分子勢(shì)能減小，分子 動(dòng)能增加，故選項(xiàng)A正確在rr0階段， 當(dāng)r減小時(shí)F做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，分子 動(dòng)能減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤在rr0時(shí)，分 子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，故選項(xiàng)C正確在整個(gè)相互接近的過(guò)程中分子動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，故選項(xiàng)D正確 【答案】B,考點(diǎn)3對(duì)物體內(nèi)能的認(rèn)識(shí) (1)氣體內(nèi)能是所有氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和勢(shì)能的總和，其大小與氣體的狀態(tài)有關(guān)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子勢(shì)能分別取決于氣體的() A溫度和體積 B體積和壓強(qiáng) C溫度和壓強(qiáng) D壓強(qiáng)和溫度 (2)1 g

15、 100 的水和1 g 100 的水蒸氣相比較，下列說(shuō)法是否正確？ 分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同 它們的內(nèi)能相同,【解析】(1)由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以氣體分子的動(dòng)能宏觀上取決于溫度；分子勢(shì)能是由分子間作用力和分子間距離共同決定的，宏觀上取決于氣體的體積因此選項(xiàng)A正確 (2)溫度相同則說(shuō)明它們的分子平均動(dòng)能相同；又因?yàn)? g水和1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而它們的分子總動(dòng)能相同,所以說(shuō)法正確； 當(dāng)100 的水變成100 的水蒸氣時(shí)，該過(guò)程吸收熱量，內(nèi)能增加，所以1 g 100 的水的內(nèi)能小于1 g 100 的水蒸氣的內(nèi)能，故說(shuō)法錯(cuò)誤 【答案】(1)A(2)見(jiàn)解析,考點(diǎn)4油膜法估

16、測(cè)分子大小 在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟： 往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小. 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積,將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上 完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是_(填寫步驟前面的數(shù)字) (2)將1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液；測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為_(kāi)m.(結(jié)果保留1位有效數(shù)字),【答案】 (1)(2)51010,思維建模建立分子模型估算分子大小 【范例】(14分)某房間的地面面積是15 m2，高3 m.已知空氣的平均摩爾質(zhì)量為2.9102 kg/mol.若房間內(nèi)所有水蒸氣凝化成水后的體積為103 cm3，已知水的密度1.0103 kg/m3，水的摩爾質(zhì)量Mmol1.8102 kg. (1)求房間內(nèi)空氣的質(zhì)量