高考物理总复习 第13章 第1课时 分子动理论 内能课件.ppt

第1课时分子动理论内能 导学目标 1 掌握分子动理论的内容 并能应用分析有关问题 2 理解温度与温标概念 会换算摄氏温度与热力学温度 3 理解内能概念 掌握影响内能的因素 一 分子动理论 基础导引 1 请你通过一个日常生活中的扩散现象来说明 温度越高 分子运动越激烈 答案 将一滴红墨水分别滴入等量的冷水和热水中 你会发现热水变为一杯均匀红水的速度快 2 请描述 当两个分子间的距离由小于r0逐渐增大 直至远大于r0时 分子间的引力如何变化 分子间的斥力如何变化 分子间引力与斥力的合力又如何变化 答案 本题可借助分子力随分子间距离的变化图线来描述 由图中曲线可以看出 两个分子间的距离由小于r0逐渐增大 直至远大于r0 这个过程可分成三个阶段 第一阶段 由小于r0逐渐增大到等于r0的过程 引力和斥力均减小 斥力比引力减小得快 由于斥力大于引力 斥力和引力的合力表现为斥力且合力值逐渐减小 两分子间距离等于r0时 合力为零 第二阶段 由r0逐渐增大到合力表现为引力最大值时所对应的分子间距离的过程 引力和斥力均减小 斥力小于引力 斥力和引力的合力表现为引力而且合力值逐渐增大 第三阶段 由合力为引力最大值时两分子间的距离到10r0的过程 斥力和引力均减小 斥力仍比引力减小得快 斥力小于引力 斥力和引力的合力表现为引力 但合力值逐渐减小 知识梳理 1 物体是由 组成的 1 多数分子大小的数量级为 m 2 一般分子质量的数量级为 kg 2 分子永不停息地做无规则热运动 1 扩散现象 由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象 温度越 扩散越快 2 布朗运动 在显微镜下看到的悬浮在液体中的 的永不停息地无规则运动 布朗运动反映了 的无规则运动 颗粒越 运动越明显 温度越 运动越剧烈 大量分子 10 10 10 26 高 固体颗粒 液体内部的分子 小 高 3 分子间存在着相互作用力 1 分子间同时存在 和 实际表现的分子力是它们的 2 引力和斥力都随着距离的增大而 但斥力比引力变化得 引力 斥力 合力 减小 快 二 温度和温标 基础导引 天气预报某地某日的最高气温是27 c 它是多少开尔文 进行低温物理的研究时 热力学温度是2 5k 它是多少摄氏度 答案 300 15k 270 65 c 知识梳理 1 温度温度在宏观上表示物体的 程度 在微观上是分子热运动的 的标志 2 两种温标 1 比较摄氏温标和热力学温标 两种温标温度的零点不同 同一温度两种温标表示的数值 但它们表示的温度间隔是 的 即每一度的大小相同 t t 2 关系 t t 273 15k 冷热 平均动能 不同 相同 三 物体的内能 基础导引 1 有甲 乙两个分子 甲分子固定不动 乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近 直到不再靠近为止 在这整个过程中 分子势能的变化情况是 a 不断增大b 不断减小c 先增大后减小d 先减小后增大 答案 d 解析 分子力做功与分子势能变化的关系和弹簧相似 即分子力做正功分子势能减小 分子力做负功分子势能增加 当乙分子由无穷远处向r0移动时 分子力做正功 分子势能减小 当乙分子由r0向甲分子继续靠近时 要克服分子斥力做功 分子势能增大 所以移动的整个过程 分子势能是先减小后增大 也可知当分子间的距离为r0时 分子势能最小 本题正确选项为d 2 氢气和氧气的质量 温度都相同 在不计分子势能的情况下 下列说法正确的是 a 氧气的内能较大b 氢气的内能较大c 两者的内能相等d 氢气分子的平均速率较大 答案 bd 解析 氢气与氧气的温度相同 分子的平均动能相同 由于氧分子质量比氢分子质量大 所以氢分子的平均速率更大 又因为两种气体的总质量相等 氢分子质量比氧分子质量小 所以氢分子数大于氧分子数 氢气的分子动能总和大于氧气的分子动能总和 由于不计分子势能 所以氢气的内能更大 知识梳理 1 分子的平均动能 物体内所有分子动能的平均值叫作分子的平均动能 是物体分子热运动的平均动能的标志 温度越高 分子做热运动的平均动能越 2 分子势能 由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能 分子势能的大小与物体的 有关 3 物体的内能 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能 物体的内能跟物体的 和 都有关系 温度 大 体积 温度 体积 答案 决定物体内能大小的因素是 摩尔数 温度和体积 而对于一定质量的物体 其内能只与温度和体积有关 因此 内能是一个状态量 考点一微观量估算的基本方法 典例剖析 例1油滴在水面上形成如图1示的单分子油膜 可估测分子大小 用该方法估测油酸分子大小 需要测量油酸的 a 质量和密度b 体积和密度c 质量和体积d 体积和油膜面积 方法提炼1 求解估算问题的关键是选择恰当的物理模型 2 阿伏加德罗常数是联系宏观量 如体积 密度 质量 和微观量 如分子直径 分子体积 分子质量 的桥梁 用它可以估算分子直径 分子质量以及固体或液体分子的体积 跟踪训练1标准状态下气体的摩尔体积为v0 22 4l mol 请估算教室内空气分子的平均间距d 设教室内的温度为0 阿伏加德罗常数na 6 1023mol 1 要写出必要的推算过程 计算结果保留1位有效数字 答案 见解析 考点解读 考点二布朗运动和分子热运动的比较 特别提醒1 扩散现象直接反映了分子的无规则运动 并且可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 2 布朗运动不是分子的运动 是液体分子无规则运动的反映 典例剖析 例2关于分子运动 下列说法中正确的是 a 布朗运动就是液体分子的热运动b 布朗运动图中的不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹c 当分子间的距离变小时 分子间作用力可能减小 也可能增大d 物体温度改变时 物体分子的平均动能不一定改变 解析布朗运动是悬浮颗粒的运动 布朗运动图中的不规则折线是将间隔相等时间描出的点用直线连接起来得到的 不表示液体分子的运动轨迹 a b均错 当分子间的距离在r0附近且变小时 分子间作用力如果表现为引力 则分子力减小 分子间作用力如果表现为斥力 则分子力增大 c对 温度是分子平均动能的标志 物体温度改变时 物体分子的平均动能一定改变 d错 答案c 跟踪训练2 2013 广州二模 pm2 5是指直径小于2 5微米的颗粒 其悬浮在空气中很难自然沉降到地面 则关于空气中的pm2 5 下列说法正确的是 a 不受重力作用b 其运动不是分子热运动c 相互作用力表现为分子斥力d 颗粒越大 无规则运动越明显 答案 b 解析 本题考查分子动理论 布朗运动等知识点 意在考查考生对分子动理论 布朗运动等知识的理解 地球周围的物体均受到重力作用 a错 pm2 5是指直径小于2 5微米的颗粒 不是分子 b对 c错 布朗运动中 颗粒越小 无规则运动越明显 d错 考点解读 1 分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 随分子间距离的减小而增大 但总是斥力变化得较快 如图2所示 考点三分子力与分子势能 a f不断增大 ep不断减小b f先增大后减小 ep不断减小c f不断增大 ep先增大后减小d f ep都是先增大后减小解析分子间的作用力是矢量 分子势能是标量 由图象可知f先增大后减小 ep则不断减小 b正确 答案b 例4关于温度的概念 下列说法中正确的是 a 温度是分子平均动能的标志 物体温度高 则物体的分子平均动能大b 物体温度高 则物体每一个分子的动能都大c 某物体内能增大时 其温度一定升高d 甲物体温度比乙物体温度高 则甲物体的分子平均速率比乙物体的大 24 统计规律法和类比分析法 解析物质分子由于不停地运动而具有的能叫分子动能 分子的运动是杂乱的 同一物体内各个分子的速度大小和方向是不同的 从大量分子的总体来看 速率很大和速率很小的分子数比较少 具有中等速率的分子数比较多 在研究热现象时 有意义的不是一个分子的动能 而是大量分子的平均动能 从分子动理论观点来看 温度是物体分子热运动平均动能的标志 温度越高 分子的平均动能就越大 反之亦然 注意同一温度下 不同物质分子的平均动能都相同 但由于不同物质的分子质量不尽相同 所以分子运动的平均速率不尽相同 答案a 方法提炼统计规律法对微观世界的理解离不开统计的观点 单个分子的运动是不规则的 但大量分子的运动是有规律的 如对大量气体分子来说 朝各个方向运动的分子数目相等 且分子的速率按照一定的规律分布 宏观物理量是与微观物理量的统计平均值是相联系的 如温度是分子热运动平均动能的标志 但要注意 统计规律的适用对象是大量的微观粒子 如对 单个分子 谈温度是毫无意义的 例5分子甲和乙相距较远时 它们之间的分子力可忽略 现在分子甲固定不动 将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近 在这一过程中 a 分子力总是对乙做正功b 分子乙总是克服分子力做功c 分子势能先减小后增大d 分子势能先减小后增大 最后又减小 解析与重力 弹力相似 分子力做功与路径无关 可以引进分子势能的概念 分子间所具有的势能由它们的相对位置所决定 分子力做正功时分子势能减小 分子力做负功时分子势能增加 通常选取无穷远处 分子间距离r 10r0处 分子势能为零 当两分子逐渐移近时 r r0 分子力做正功 分子势能减小 当分子距离r r0时 分子势能最小 且为负值 当两分子再靠近时 r r0 分子力做负功 分子势能增大 显然正确答案为c 答案c 方法提炼类比分析法学习 分子势能 时 可类比 重力势能 学习 分子力做功与分子势能改变 的关系时 可类比 重力做功与重力势能改变的关系 等 跟踪训练3下列有关温度的各种说法中正确的是 a 温度低的物体内能小b 温度低的物体 其分子运动的平均速率也必然小c 做加速运动的物体 由于速度越来越大 因此物体分子的平均动能越来越大d 0 的