高考物理总复习 第1讲 分子动理论 内能课件 新人教版选修33.ppt

一 分子动理论1 物体是由大量分子组成的 1 分子模型 主要有两种模型 固体与液体分子通常用球模型 气体分子通常用立方体模型 2 分子的大小 分子直径 数量级是 分子质量 数量级是 测量方法 10 10m 10 27kg 10 26kg 油膜法 相同 6 02 1023 微观 宏观 2 分子的热运动 1 扩散现象 定义 相互接触的不同物质能够彼此进入对方的现象 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明 实质 扩散现象并不是外界作用引起的 也不是化学反应的结果 而是由物质分子的无规则运动产生的 无规则 越小 越高 无规则 运动 不平衡 液体 3 布朗运动与扩散现象的异同 它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动 它们都随温度的升高而表现得更明显 布朗运动只能在液体 气体中发生 而扩散现象可以发生在任何状态的两种物质之间 思考1为什么悬浮颗粒越小 温度越高 布朗运动越显著 提示 布朗运动在相同温度下 悬浮颗粒越小 它的线度越小 表面积也越小 在某一瞬间跟它相撞的分子数越少 颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡 另外 颗粒线度小 它的质量越小 因而冲击力引起的加速度更大 因此悬浮颗粒越小 布朗运动就越显著 相同的颗粒悬浮在同种液体中 液体温度升高 分子运动的平均速率大 对悬浮颗粒的撞击作用也越大 颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡 由撞击力引起的加速度更大 所以温度越高 布朗运动就越显著 由此可见影响布朗运动是否剧烈的因素是温度高低及颗粒的大小 3 分子力分子间同时存在引力和斥力 且都随分子间距离的增大而 随分子间距离的减小而 但总是斥力变化得较快 如右图所示 减小 增大 1 当r r0时 f引 f斥 f 0 2 当rr0时 f引和f斥都随距离的增大而减小 但f斥比f引减小得更快 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 二 内能1 温度和温标 1 温度 从宏观上看 温度是表示物体的物理量 当两个系统达到时必然有共同的温度 从微观上看 温度是分子热运动的的标志 2 温标 如果要定量地描述温度 就必须有一套方法 这套方法就是温标 常见的温标有温标和温标 冷热程度 热平衡 平均动能 摄氏 热力学 3 热力学温度与摄氏温度的关系热力学温度 t 的单位 开尔文 符号 k 摄氏温度 t 的单位 摄氏度 符号 换算关系 t t k t t 273 15 2 分子平均动能所有分子的动能的 分子的平均动能在宏观上只与物体的有关 3 分子势能由分子间的决定的能 分子势能在宏观上与物体的有关 在微观上与分子间的有关 4 物体的内能 1 内能 物体中所有分子的与的总和 2 决定因素 和物质的量 即摩尔数 平均值 温度 相互位置 体积 距离 热运动动能 分子势能 温度 体积 4 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 5 物体内能和机械能的对比 思考2物体的内能与温度和体积的关系 提示 温度是分子平均动能的标志 因此可以根据物体温度的变化判断分子平均动能的变化 温度升高则分子的平均动能增加 温度降低则分子的平均动能减少 分子势能由分子的相对位置决定 宏观上与物体的体积有关 但分子势能的变化与物体体积变化的关系则不能一概而论 应具体情况具体分析 当分子间距r r0时 分子势能随体积的增加而增大 因分子力做负功 随体积的减小而减小 因分子力做正功 而当分子间距r r0时 分子势能随体积的减小而增加 因分子力做负功 随体积的增大而减少 因分子力做正功 总之 决定分子势能变化的根本原因是分子力的做功情况 因此 分析分子势能变化情况时 一定要抓住分子力做功这一线索 不能只从体积的变化去判断分子势能的变化 三 实验 用油膜法估测分子大小1 实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜 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 计算出油膜的厚度 其中v为一滴油酸溶液中的体积 s为油膜面积 这个厚度就近似等于油酸分子的直径 v s 纯油酸 2 实验器材盛水浅盘 滴管 或注射器 试剂瓶 坐标纸 玻璃板 痱子分 或细石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩笔 3 实验步骤 1 取1ml 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200ml的油酸酒精溶液 2 往边长约为30 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉 或细石膏粉 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 利用坐标纸求油膜面积时 以边长为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 5 可能引起误差的几种原因 1 纯油酸体积的计算引起误差 2 油膜面积的测量引起误差主要是有两个方面 油膜形状的画线误差 数格子法本身是一种估算的方法 自然会带来误差 阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁 在此所指的微观物理量为 分子的体积v0分子的直径d 分子的质量m 宏观物理量为 物质的体积v 摩尔体积vmol 物质的质量m 摩尔质量mmol 物质的密度 在利用阿伏加德罗常数进行估算时 一是要正确选用公式 二是要注意建立恰当的物理模型 物理模型一般分为两类 一类是对于固态和液态物质 因为分子间距离非常小 所以把这两种物态的分子看成是球体 并且一个挨一个的紧密排列 不再考虑分子之间的距离 物体的宏观体积认为是组成物体所有分子体积之和 另一类是对于气态物质 分子间距离很大 一般r 10r0 在这样情况下 气体的宏观体积要比组成气体的所有分子的总体积大得多 所以对气体经常要求估算分子的间距 这时建立模型时 是把气体分子看作占据一个小立方体 小立方体的边长即为分子的间距 而气体的总体积认为等于这些小立方体的体积之和 特别注意的是 小立方体的体积绝不等于气体分子的体积 这种模型是不能估算气体分子大小的 其中 a 和 都是正确的b 和 都是正确的c 和 都是正确的d 和 都是正确的 思路启迪 1 式中na 是气体的摩尔体积吗 2 对气体能估算每个气体分子的大小吗 尝试解答 由阿伏加德罗常数 摩尔质量 分子质量 摩尔体积 密度 分子质量 摩尔体积 分子占有体积 可得 正确 错误 答案 b 答案 c 1 要准确掌握分子力随距离变化的规律 1 分子间同时存在着相互作用的引力和斥力 2 引力和斥力都随着距离的减小而增大 随着距离的增大而减小 但斥力变化得快 2 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 思路启迪 1 分子势能的变化是由分子间距离变化时 分子力做功来量度的 跟分子力的大小无直接关系 2 气体分子间距离比平衡距离r 10 10m 大很多 尝试解答 布朗运动是由于悬浮的微粒受到各个方向液体分子的不平衡撞击而形成的 故布朗运动是液体分子热运动的反映 a正确 当两分子间的距离大于r0时 分子间距离越大势能越大 分子间距离越小 势能越小 而当两分子间的距离小于r0时 分子间距离越大势能越小 分子间距离越小 势能越大 b错误 两个铅块压紧后 由于分子间存在引力 故能连在一起 c正确 用打气筒向篮球充气时 压强增大 对活塞的压力增大 故打气时需要用力 d错误 答案 ac 如图所示 用f表示两分子间的作用力 ep表示分子间的分子势能 在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中 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 则 1 油酸薄膜的面积是 cm2 2 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ml 取一位有效数字 3 按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m 取一位有效数字 1 必须注意单位的统一 2 计算油膜面积时 必须遵循 数格子法 原则 不足半个的舍去 大于半个的算一个 用油膜法估测分子的大小 实验的简要步骤如下 a 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 数出轮廓内的方格数 不足半个的舍去 多于半个的算一个 再根据方格的边长求出油酸膜的面积s b 将一滴油酸酒精溶液滴在水面上 待油酸薄膜的形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 c 用浅盘装入约2cm深的水 某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较 数据偏大 对出现这种结果的原因 下列说法中可能正确的是 a 错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算b 计算油酸膜面积时 错将不完整的方格作为完整方格处理c 计算油酸膜面积时 只数了完整的方格数d 水面上痱子粉撒得较多 油酸膜没有充分展开 答案 1 c步骤中 要在水面上撒上痱子粉或石膏粉 2 实验时 还需要 f 用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒内增加一定体积时液滴的数目 实验步骤的合理顺序是cfbaed 正确的说法是acd 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 易错分析 把布朗运动当成分子的运动 错选a 把布朗运动当成有规律的运动 错选b 正确解答 图中轨迹不是微粒的运动轨迹 是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 d正确 答案为d 为了研究布朗运动 某同学用铁架台把一个数码dv固定在显微镜的上方 调准焦距后观察水中花粉颗粒的运动情况 过了较长一段时间后 他把视频放在电脑上 通过专业视频软件的快放功能观察画面 则下列说法不正确的是 a 既能看到水分子也能看到悬浮的花粉粒 且水分子不停地撞击花粉粒 b 画面上连成一片的液体 实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的c 可以看到花粉颗粒在做无规则运动 这就是布朗运动d 越大的花粉颗粒 运动越明显 解析 在显微镜下 只能看到悬浮的花粉粒 看不到水分子 a错误 b错误 可以看到花粉颗粒在做无规则运动 这就是布朗运动 但越小的花粉颗粒 运动越明显 c正确 d错误 答案 abd 易错分析 本题容易将分子平均动能 分子势能和内能混淆 无法比较出其大小关系 全面了解内能是有必要的 分子动能和分子势能统称热力学能 简称内能 分子平均动能仅由温度来衡量 而分子势能则由分子力做功来衡量 宏观上表现为体积的变化 但反过来体积变化了 如变大 则不一定能说明分子势能的变化 正确解答 生活中有这样的常识 水结成冰 体积变大 放出热量 依据此做题 才能正确地得出结论 冰和水的温度相同 所以分子平均动能相等 再由它们的质量也相同 即分子个数相等 所以总的分子动能相等 而当水结成冰时 放出热量 所以水的内能比冰的内能多 而内能包含分子动能和分子势能 结合前面的分析得出水的分子势能比冰的大 答案为abd 2012 吴淞中学期中 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 的铁和0 的冰 它们的分子平均动能相同 解析 决定物体内能的是物体中所含分子的摩尔数 温度和体积三个因素 温度是分子平均动能的标志 温度低只能表明分子的平均动能小 而比较分子平均速率的大小时还要看分子的质量 由此判断选项a b错误 做加速运动的物体 其宏观动能逐渐增大 但是物体的温度未必升高 所以分子的平均动能变化情况不能确定 选项c错误 温度表征了分子的平均动能 铁和冰的温度既然相同 则分子的平均动能必然相等 选项d正确 答案 d 对应学生用书p221 1 2012 全国卷 下列关于布朗运动的说法 正确的是 a 布朗运动是液体分子的无规则运动b 液体温度越高 悬浮粒子越小 布朗运动越剧烈c 布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的d 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 解析 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的运动 是液体分子的无规则运动的反映 布朗运动不是由于液体各部分的温度不同而引起的 选项ac错误 液体温度越高 悬浮颗粒越小 布朗运动越剧烈 选项b正确 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用不平衡引起的 选项d正确 答案 bd 2 2011 四川 气体能够充满密闭容器 说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外 a 气体分子可以做布朗运动b 气体分子的动能都一样大c 相互作用力十分微弱 气体分子可以自由运动d 相互作用力十分微弱 气体分子间的距离都一样大 解析 布朗运动是固体颗粒在分子的不均衡撞击下产生的无规则运动 故气体分子运动不是布朗运动 a项错 气体分子的动能符合统计规律 并