高考物理总复习 第11章 1讲 分子动理论 内能课件 新人教版.pptVIP

第一讲分子动理论内能 1 知道物质是由大量分子组成的 2 会利用阿伏加德罗常数对分子的质量和大小进行计算 3 知道分子的热运动 布朗运动 4 知道分子间的相互作用力与分子间距离的关系 5 知道分子热运动的动能和势能 物体的内能 6 知道利用油膜法测分子直径的方法 一 分子动理论1 物体是由大量分子组成的 1 分子直径大小的数量级为m 油膜法测分子直径 d v s v是油滴体积 s是单分子油膜的面积 2 一般分子质量的数量级为10 26kg 3 阿伏加德罗常数 na mol 1 是联系微观世界和宏观世界的桥梁 10 10 6 02 1023 2 分子永不停息地做无规则运动 1 扩散现象 相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象 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 高 固体颗粒 液体分子 小 高 冬天 一缕阳光射入教室内 我们看到的教室内尘土上下流动是布朗运动吗 提示 不是 布朗运动是用肉眼无法直接看到的 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 二 物体的内能1 分子的平均动能 物体内所有分子动能的平均值叫分子的平均动能 是分子平均动能的标志 温度越高 分子做热运动的平均动能越 引力 斥力 合力 减小 快 温度 大 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 体积 温度 体积 三 温度和温标1 温度温度在宏观上表示物体的程度 在微观上表示分子的 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 冷热 平均动能 不同 相同 t 273 15k 1 热力学温度的零值是低温极限 永远达不到 即热力学温度无负值 2 温度是大量分子热运动的集体行为 对个别分子来说温度没有意义 一 微观量估算的基本方法1 微观量 分子体积v0 分子直径d 分子质量m0 2 宏观量 物体的体积v 摩尔体积vm 物体的质量m 摩尔质量m 物体的密度 1mol铜的质量为63 5g 铜的密度是8 9 103kg m3 试计算 1 一个铜原子的体积 2 假若铜原子为球形 求铜原子的直径 3 铜原子的质量 思维点拨 1mol铜的体积和质量是多少 有了总体积和总质量能否算出每个铜原子的体积和质量 若把铜原子看成是球体模型 由球的体积能否计算出其原子直径 1 已知氧气分子的质量m 5 3 10 26kg 标准状况下氧气的密度 1 43kg m3 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 求 1 氧气的摩尔质量 2 标准状况下氧气分子间的平均距离 保留两位有效数字 3 标准状况下1cm3的氧气中含有的氧分子数 二 布朗运动与分子热运动的比较 友情提示 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 关于分子的热运动 下列说法正确的是a 分子的热运动就是布朗运动b 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动 它反映液体分子的无规则运动c 温度越高 悬浮微粒越大 布朗运动越激烈d 物体的速度越大 内部分子的热运动越激烈 规范解答 布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规则的运动 而不是分子的无规则运动 它是分子无规则运动的反映 而分子的无规则热运动是产生布朗运动的原因 温度越高 分子运动越激烈 因而布朗运动也越激烈 故选项a错误 b正确 微粒越大 来自各个方向的分子撞击力的平均作用效果就越趋于平衡 而且微粒的质量越大 受到的撞击力越小 运动状态就越难改变 所以微粒越大 布朗运动就越不明显 选项c错误 物体的速度大小与分子热运动无关 因此选项d错误 答案 b 方法归纳 在研究布朗运动的实验中 观察的对象是液体中悬浮的微粒 而不是液体内部的分子 但布朗运动反映了液体分子的无规则运动 2 做布朗运动实验 得到某个观测记录如图 图中记录的是 a 分子无规则运动的情况b 某个微粒做布朗运动的轨迹c 某个微粒做布朗运动的速度 时间图线d 按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 解析 图中的折线是某个做布朗运动的微粒按相等时间间隔依次记录的位置连线 不是分子无规则运动的情况 也不是微粒做布朗运动的轨迹 更不是微粒运动的v t图线 故d对 a b c错 答案 d 三 分子力与分子势能1 分子间的相互作用力与分子间距离的关系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 如图所示 1 当r r0时 f引 f斥 f 0 2 当r r0时 f引和f斥都随距离的减小而增大 但f引 f斥 f表现为斥力 3 当r r0时 f引和f斥都随距离的增大而减小 但f引 f斥 f表现为引力 4 当r 10r0 10 9m 时 f引和f斥都已经十分微弱 可以认为分子间没有相互作用力 f 0 2 分子势能与分子间距离的关系分子势能随着物体体积的变化而变化 与分子间距离的关系为 1 当r r0时 分子力表现为引力 随着r的增大 分子引力做负功 分子势能增大 2 当r r0时 分子力表现为斥力 随着r的减小 分子斥力做负功 分子势能增大 3 当r r0时 分子势能最小 但不为零 为负值 因为选两分子相距无穷远时分子势能为零 4 分子势能曲线如图所示 根据分子动理论 两个分子之间的距离为r0时分子间的引力和斥力相等 以下关于分子力和分子势能与它们之间距离的关系 正确的是a 若两分子之间距离在r0的基础上增大 则分子间的引力增大 斥力减小 分子力表现为引力b 两分子之间距离为r0时 分子势能最小 在r0的基础上距离增大或减小 分子势能都变大 c 两分子之间距离越大 分子力越小 分子间距离越小 分子力越大d 两分子之间距离越大 分子势能越大 分子间距离越小 分子势能越小 错源探究 对分子力和分子势能与分子间距的变化关系不清而造成错误 错因分析 错因1没有弄清分子间距的原始变化位置 误认为分子间距变大分子力就变小而错选c 错因2不能理解分子力的变化情况 也不明确分子力的做功情况而错选d 正确解答 当两分子之间的距离为r0时 分子间的引力和斥力相等 分子力为零 若分子间距在r0的基础上增大 分子间的引力和斥力同时减小 因斥力减小得快 分子力表现为引力 故a错误 从分子力随距离变化的图象可知 分子力的变化不具有单调性 故c错误 由分子势能与分子间距的关系图象可知 两分子之间距离为r0时 分子势能最小 当分子之间距离在r0的基础上增大时 分子间的作用力表现为引力 分子力做负功 分子势能增加 当分子间的距离在r0的基础上减小时 分子间的作用力表现为斥力 分子力做负功 分子势能增加 故可以判断b是正确的 同时 分子势能的图象不具有单调性 故d错误 故选b 状元笔记 分子力做功与常见的力做功有相同点 就是分子力与分子运动方向相同时 做正功 相反时做负功 也有不同点 就是分子运动方向不变 可是在分子靠近的过程中会出现先做正功再做负功的情况 3 甲分子固定在坐标原点o 乙分子位于x轴上 甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 f 0为斥力 f 0为引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放 则 a 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动b 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大c 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子力一直做正功d 乙分子由b到c的过程中 两分子间的分子力一直做负功 解析 乙分子从a到b 再到c的过程 分子之间均表现为引力 显然乙分子始终做加速运动 且到达c点时速度最大 故a错 b正确 乙分子从a到b的过程 分子的引力一直做正功 故c正确 乙分子由b到c过程 分子力仍然做正功 故d项错 答案 bc 四 温度 内能和机械能1 对温度的理解 1 温度的意义 温度在宏观上表示物体的冷热程度 在微观上是分子热运动的平均动能的标志 2 两种表示方法 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不同 但它们表示的温度间隔是相同的 即 t t 2 物体的内能和机械能的比较 友情提示 1 物体的体积越大 分子势能不一定就越大 如0 的水结成0 的冰后体积变大 但分子势能却减小了 2 理想气体分子间相互作用力为零 故分子势能忽略不计 一定质量的理想气体内能只与温度有关 3 内能是对物体的大量分子而言的 不存在某个分子内能的说法 关于物体的内能 下列说法正确的是a 热水的内能一定比冷水的大b 当温度等于0 时 分子动能为零c 分子间距离为r0时 分子势能为零d 温度相等的氢气和氧气 它们的分子平均动能相等 规范解答 物体内能的多少除了与温度有关之外 还与物质的量 体积等因素有关 仅根据某一个方面不能比较两个物体内能的大小 因此热水的内能不一定比冷水大 选项a的说法错误 0 是人为规定的一个温度标准 即使在零摄氏度以下 分子也在不停地无规则运动 因此0 时分子动能不会等于零 选项b的说法错误 分子势能是相对的 零势能点的选取是任意的 在理论分析和计算中都以无穷远为零势能点 因此当分子间距离为r0时 分子势能不一定为零 选项c的说法错误 选项d的说法是正确的 因为 温度是分子平均动能的标志 这个结论在中学的知识范围内还不能严格地加以证明 要把它作为一个结论记住 这是一个非常有用的结论 在很多问题中都要利用它进行判断 答案 d 方法归纳 解有关 内能 的题目 应把握以下几点 1 温度是分子平均动能的标志 而不是分子平均速率的标志 它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系 2 内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式 与物体宏观有序的运动状态无关 它取决于物质的量 温度 体积及物态 4 关于物体的内能 下列说法中正确的是 a 水分子的内能比冰分子的内能大b 物体所处的位置越高 分子势能就越大 内能越大c 一定质量的0 的水结成的0 的冰 内能一定减少d 相同质量的两个同种物体 运动物体的内能一定大于静止物体的内能 解析 因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和 说单个分子的内能没有意义 故选项a错误 内能与机械能是两种不同性质的能 它们之间无直接联系 内能与 位置 高低 运动 还是 静止 没有关系 故选项b d错误 一定质量的0 的水结成0 的冰 放出热量 使得内能减少 答案 c 五 用油膜法估测分子的大小1 实验原理利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜 如图所示 将油酸分子看做球形 测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积 用d v s计算出油膜的厚度 其中v为一滴油酸溶液中纯油酸的体积 s为油膜面积 油膜厚度就近似等于油酸分子的直径 2 实验步骤 1 取1毫升的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 2 往边长约为30cm 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 4 浅盘里水离盘口面的距离应较小 并要水平放置 以便准确地画出薄膜的形状 画线时视线应与板面垂直 5 要待油膜形状稳定后 再画轮廓 6 利用坐标求油膜面积时 以边长1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数 不足半个的舍去 大于半个的算一个 7 做完实验后 把水从盘的一侧边缘倒出 并用少量酒精清洗 然后用脱脂棉擦去酒精 最后用水冲洗 以保持盘的清洁 在做 用油膜法估测分子的大小 的实验中 油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6ml 用注射器测得1ml上述溶液中有液滴50滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 在玻璃板上描出油膜的轮廓 随后把玻璃板放在坐标纸上 其形状如图所示 坐标纸中正方形方格的边长为20mm 求 1 油酸膜的面积 2 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 3 根据上述数据 估测出油酸分子的直径 规范解答 1 求油酸膜的面积时 先数出 整 方格的个数 对剩余小方格的处理方法是 不足半个的舍去 多于半个的算一个 数一数共有55个小方格 为研究影响家用保温瓶保温效果的因素 某位同学在保温瓶中灌入热水 先测量初始水温 经过一定时间后再测量末态水温 改变实验条件 先后共做了6次实验 实验数据记录如下表 下列研究方案中符合控制变量法的是a 若研究瓶内水量与保温效果的关系 可用第1 3 5次实验数据b 若研究瓶内水量与保温效果的关系 可用第2 4 6次实验数据c 若研究初始水温与保温效果的关系 可用第1 2 3次实验数据d 若研究保温时间与保温效果的关系 可用第4 5 6次实验数据 解析 若研究瓶内水量与保温效果的关系 必须保证初温相同 时间相同 测量末温 故a正确 b错误 若要研究初始水温与保温效果的关系 必须保证水量相同 时间相同 测量末温 故c d错误 答案 a