【优化方案】高考物理总复习 第8章第一节 分子动理论 内能课件 大纲版.ppt

第一节分子动理论内能 第一节分子动理论内能 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 基础知识梳理 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 m 分子质量 数量级是 kg 测量方法 10 10 10 26 油膜法 3 阿伏加德罗常数1mol任何物质所含有的粒子数 na mol 1 2 分子热运动分子永不停息地做无规则运动 1 扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象 温度 扩散越快 可在固体 液体 气体中进行 6 02 1023 越高 2 布朗运动悬浮在液体 或气体 中的微粒的无规则运动 微粒 温度 布朗运动越显著 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 如图8 1 1所示 越小 越高 减小 增大 图8 1 1 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斥比f引增大得更快 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 分子平均动能 1 物体里所有分子动能的 2 是分子平均动能的标志 2 分子势能由分子间 决定的能 在宏观上分子势能与物体 有关 在微观上与分子间的 有关 平均值 温度 相对位置 体积 距离 3 物体的内能 1 内能 物体中所有分子做 和 的总和 2 决定因素 和物质的量 三 温度1 意义 宏观上表示物体的冷热程度 微观上标志物体中分子平均动能的大小 热运动的动能 分子势能 温度 体积 2 两种温标 1 摄氏温标t 单位 在1个标准大气压下 水的冰点作为0 沸点作为100 在0 100 之间等分100份 每一份表示1 2 热力学温标t 单位k 把 作为0k 273 15 3 就每一度表示的冷热差别来说 两种温度是相同的 即 t t 只是零值的起点不同 所以二者关系式为 4 绝对零度 0k 是低温极限 只能接近不能达到 所以热力学温度无负值 t t 273 15 课堂互动讲练 一 宏观量与微观量及相互关系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 1 假如全世界60亿人同时数1g水的分子个数 每人每小时可以数5000个 不间断地数 则完成任务所需时间最接近 阿伏加德罗常数na取6 1023mol 1 a 10年b 1千年c 10万年d 1千万年 二 微观分子热运动与其宏观表现的关系1 布朗运动的理解 1 研究对象 悬浮在液体 气体中的小颗粒 2 特点 永不停息 无规则 颗粒越小 现象越明显 温度越高 运动越激烈 肉眼看不到 3 成因 布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力的不平衡引起的 是分子无规则运动的反映 2 布朗运动与扩散现象的异同 1 它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动 2 它们都随温度的升高而表现得更明显 3 布朗运动只能在液体 气体中发生 而扩散现象可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 3 布朗运动和分子热运动的比较 特别提醒 1 布朗运动不是固体分子的运动 也不是液体分子的运动 而是小颗粒的运动 是液体分子无规则运动的反映 2 布朗运动中的颗粒很小 肉眼看不见 需用显微镜才能观察到 2 关于布朗运动 下列说法正确的是 a 布朗运动反映了液体分子的运动 布朗运动停止了 分子的运动也会暂时停止b 固体微粒做布朗运动 充分说明了微粒内部分子在不停地做无规则运动 c 布朗运动是无规则的 说明大量液体分子的运动也是无规则的d 布朗运动的无规则性是由于温度 压强无规则地不断变化而引起的答案 c 三 分子力与分子势能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8 1 2所示 图8 1 2 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 分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能 它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8 1 3所示 图8 1 3 3 2010年高考大纲全国卷 图8 1 4为两分子系统的势能ep与两分子间距离r的关系曲线 下列说法正确的是 a 当r大于r1时 分子间的作用力表现为引力b 当r小于r1时 分子间的作用力表现为斥力c 当r等于r2时 分子间的作用力为零d 在r由r1变到r2的过程中 分子间的作用力做负功 图8 1 4 解析 选bc 当分子间距离r r2时 分子间势能ep最小 此时分子间的作用力为零 c正确 当r大于r2时 分子间的作用力表现为引力 当r1 r r2时表现为斥力 a错 当r小于r1时 分子力表现为斥力 b正确 在r由r1变到r2的过程中 分子力表现为斥力 分子力方向与运动方向相同 分子力做正功 d错 四 物体的内能和机械能的比较 特别提醒 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 机械能和内能都是对宏观物体而言的 不存在某个分子的内能 机械能的说法 4 2011年海南模拟 下列说法中正确的是 a 物体自由下落时速度增大 所以物体内能也增大b 物体的机械能为零时内能也为零c 物体的体积减小温度不变时 物体内能一定减小d 气体体积增大时气体分子势能一定增大 解析 选d 物体的机械能和内能是两个完全不同的概念 物体的动能由物体的宏观速率决定 而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定 分子动能不可能为零 温度不可能达到绝对零度 而物体的动能可能为零 所以a b不正确 物体体积减小时 分子间距离减小 但分子势能不一定减小 所以c也不正确 由于气体分子间距离一定大于r0 体积增大时分子间距离增大 分子力做负功 分子势能增大 所以d正确 经典题型探究 2011年湖南长沙模拟 钻石是首饰和高强度钻头 刻刀等工具中的主要材料 设钻石的密度为 单位为kg m3 摩尔质量为m 单位为g mol 阿伏加德罗常数为na 已知1克拉 0 2克 则 答案 c 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 a 气体如果失去了容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在势能的缘故b 一定量100 的水变成100 的水蒸气 其分子之间的势能增加 c 一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和d 如果气体温度升高 那么所有分子的速率都增加 解析 气体分子间的距离比较大 甚至可以忽略分子间的作用力 分子势能也就不存在了 所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果 所以a错 100 的水变成同温度的水蒸气 分子的平均动能不变 在质量不变的前提下分子的总动能也不变 水吸热汽化内能是要增加的 所以其增加的内能全部是分子势能 所以b正确 根据内能的定义可知c正确 如果气体的温度升高 分子的平均动能增大 热运动的平均速率也增大 这是统计规律 但就每一个分子来讲 速率不一定都增加 答案 bc 如图8 1 5所示 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 图8 1 5 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