高考物理总复习 选考33 第1课时 分子动理论 内能课件 教科版.ppt

选修3 3 第1课时分子动理论内能 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 分子动理论的基本内容1 物体是由大量分子组成的 1 分子很小 直径数量级为 质量数量级为10 27 10 25kg 10 10m 无规则运动 分子的无规则运动 2 分子数目特别大 阿伏伽德罗常量na mol 1 2 分子永不停息地做无规则运动 1 扩散现象并不是外界作用引起的 也不是化学反应的结果 而是由物质分子的产生的 温度越高 扩散越快 2 布朗运动 布朗运动是固体颗粒的运动 反映了液体内部 6 02 1023 微粒越小 运动越明显 温度越高 运动 越剧烈 越剧烈 3 热运动 大量分子的无规则运动叫做热运动 分子的无规则运动和温度有关 温度越高 分子无规则运动 3 分子之间存在着引力和斥力 1 引力和斥力存在 都随距离的增大而 斥力变化更快 2 分子力的特点 同时 减小 r r0时 r0的数量级为 f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引 f斥 分子力f表现为 r 10r0时 f引 f斥迅速减为零 分子力f 0 10 10m 斥力 引力 二 温度和物体的内能1 两种温标 摄氏温标和 关系 t t k 热力学温标 273 15 温度 所有 温度 体积 2 分子动能 1 分子热运动的平均动能是在一定温度下 大量分子动能的平均值 可以作为物体分子热运动的平均动能的量度 2 分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和 3 分子势能的决定因素微观上 决定于分子间距离 宏观上 决定于物体的体积 4 物体的内能 1 内能 物体中分子做热运动所具有的动能和分子势能的总和 2 对于给定的物体 其内能大小由物体的和决定 自主检测 1 思考判断 1 布朗运动是液体分子的无规则运动 2 温度越高 布朗运动越剧烈 3 一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常量之比 4 分子动能指的是由于分子定向移动具有的能 5 当分子力表现为引力时 分子势能随分子间距离的增大而增大 6 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同 答案 1 2 3 4 5 6 2 多选 以下关于分子动理论的说法中正确的是 a 物质是由大量分子组成的b 2 时水已经结为冰 部分水分子已经停止了热运动c 分子势能随分子间距离的增大 可能先减小后增大d 分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 acd 解析 物质是由大量分子组成的 选项a正确 分子是永不停息地做无规则运动的 选项b错误 在分子间距离增大时 如果先是分子斥力做正功 后是分子引力做负功 则分子势能是先减小后增大的 选项c正确 分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 但斥力变化得快 选项d正确 3 多选 关于分子热运动 下列说法正确的是 a 布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动b 悬浮颗粒越大 同一时刻与它碰撞的液体分子越多 布朗运动越显著c 扩散现象是分子无规则运动的结果 与物质的密度大小无关d 扩散现象是物质分子的迁移 布朗运动是宏观微粒的运动 是两种完全不相同的运动 cd 解析 布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动 选项a错误 悬浮颗粒越大 液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小 布朗运动越不明显 选项b错误 扩散现象是分子无规则运动的结果 与物质的密度大小无关 选项c正确 扩散现象是物质分子的迁移 布朗运动是宏观微粒的运动 来反映液体分子的运动 选项d正确 4 2017 北京石景山区一模 分子间同时存在着引力和斥力 当分子间距减小时 分子间的 a 引力增加 斥力减小b 引力增加 斥力增加c 引力减小 斥力减小d 引力减小 斥力增加 b 解析 分子间同时存在着引力和斥力 当分子间距减小时 分子间的引力增加 斥力增加 引力增加得慢 斥力增加得快 选项b正确 核心探究分类探究 各个击破 考点一微观量的估算 1 两种分子模型 2 宏观量与微观量的转换桥梁宏观量的摩尔质量mmol 摩尔体积vmol 密度 与微观量的分子直径d 分子质量m 每个分子的体积v0都可通过阿伏伽德罗常量联系起来 如图所示 典例1 2018 江苏连云港模拟 科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的 人造树叶 系统 使太阳能取代石油成为可能 假设该 人造树叶 工作一段时间后 能将10 6g的水分解为氢气和氧气 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩尔质量m 1 8 10 2kg mol 阿伏伽德罗常量na 6 0 1023mol 1 试求 结果均保留一位有效数字 1 被分解的水中含有水分子的总数n 核心点拨 1 先求出所研究的水的物质的量 答案 1 3 1016个 核心点拨 2 水分子的体积与水的多少无关 根据题目中提供的摩尔质量和密度 取1mol研究 2 一个水分子的体积v 答案 2 3 10 29m3 误区警示微观量估算注意点 1 微观量的估算应利用阿伏伽德罗常量 依据分子数n与摩尔数n之间的关系n n na 并结合密度公式进行分析计算 2 对液体 固体物质可忽略分子之间的间隙 对气体物质 分子之间的距离远大于分子的大小 气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常量的比值不等于气体分子的体积 仅表示一个气体分子平均占据的空间大小 针对训练 多选 某气体的摩尔质量为mmol 摩尔体积为vmol 密度为 每个分子的质量和体积分别为m和v0 则阿伏伽德罗常量na可表示为 ab 考点二布朗运动与分子热运动 1 对布朗运动的理解 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 肉眼直接看不到 3 成因 布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡引起的 是分子无规则运动的反映 2 扩散现象 布朗运动 分子热运动的比较 典例2 2018 福建福州模拟 如图所示 是关于布朗运动的实验 下列说法正确的是 a 图中记录的是分子无规则运动的情况b 图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹c 实验中可以看到 微粒越大 布朗运动越明显d 实验中可以看到 温度越高 布朗运动越剧烈 d 核心点拨 1 布朗运动实验中的观测记录是按等时间间隔依次记录的某个微粒位置的连线 不是运动轨迹 更不是速度 时间图线 2 通过位置变换的复杂程度 可以看出微粒的运动受到温度的影响 解析 图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线 不是微粒的运动轨迹 也不是分子无规则运动的情况 且在此段时间内微粒的运动情况不得而知 虽然图示所反映的不是微粒的轨迹 但却可以看出其运动的无规则性 做布朗运动的微粒都很小 微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡 因此 只有微粒越小 温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡 布朗运动才越激烈 选项d正确 反思总结布朗运动 扩散现象的实例总结布朗运动和扩散现象是证明分子做无规则热运动的两种实例 布朗运动是通过微粒的运动来反映液体分子的运动 而扩散现象是组成物体的分子迁移的结果 是两种完全不同的运动 但其运动的剧烈程度都与温度有关 针对训练 2018 辽宁阜新质检 多选 下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是 a 布朗运动和扩散现象都能在气体 液体和固体中发生b 布朗运动和扩散现象都是分子的运动c 布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显d 布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的 cd 解析 布朗运动只能在气体和液体中发生 不能在固体中发生 选项a错误 布朗运动是固体颗粒的运动 选项b错误 布朗运动和扩散现象都与温度有关 温度越高越明显 选项c正确 布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的 选项d正确 考点三分子力 分子势能与分子间距离的关系 分子力 分子势能与分子间距离关系图线分子力f 分子势能ep与分子间距离r的关系图线如图所示 取无穷远处分子势能ep 0 1 当r r0时 分子力表现为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力表现为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 典例3 2018 山东济南质检 如图所示 甲分子固定于坐标原点o 乙分子从无穷远a点处由静止释放 在分子力的作用下靠近甲 图中b点合外力表现为引力 且为数值最大处 d点是分子靠得最近处 则下列说法正确的是 a 乙分子在a点势能最小b 乙分子在b点动能最大c 乙分子在c点动能最大d 乙分子在d点加速度为零 c 核心点拨 1 从无穷远释放的乙分子 在分子引力作用下 到达r0位置时 分子动能最大 分子势能最小 2 乙分子在r0位置 分子力为零 加速度为零 解析 乙分子由a运动到c 分子力表现为引力 分子力做正功 动能增大 分子势能减小 所以乙分子在c点分子势能最小 在c点动能最大 选项a b错误 c正确 由题图可知 乙分子在d点时受到分子斥力 所以乙分子在d点的加速度不为零 选项d错误 反思总结分子势能及其变化的判断 1 分子势能在平衡位置有最小值 无论分子间距离如何变化 靠近平衡位置 分子势能减小 反之增大 2 判断分子势能变化的两种方法 看分子力的做功情况 直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断 但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别 针对训练 导学号58826260 2018 黑龙江牡丹江质检 多选 两分子间的距离为r0时 其合力为零 图中能反映分子势能ep与分子间的距离r变化关系的有 ac 解析 当rr0时分子力表现为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增大 所以当r r0时 分子势能最小 若选无穷远处分子势能为零 则当r r0时 分子势能ep 0 选项a正确 若选r r0时分子势能为零 选项c正确 考点四物体的内能 1 物体的内能与机械能的比较 2 内能的变化 3 几点注意 1 温度是分子平均动能的标志 2 温度 分子动能 分子势能或内能只对大量分子才有意义 3 任何物体都有内能 4 体积增大分子势能不一定增大 如水变成冰 5 理想气体的分子力为零 分子势能为零 因此一定质量的理想气体的内能只由温度决定 典例4 2017 山东泰安二模 多选 关于物体的内能 下列叙述中正确的是 a 温度高的物体比温度低的物体内能大b 物体的内能不可能为零c 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同d 内能不相同的物体 它们的分子平均动能可能相同e 物体的内能与物体的温度 体积 物态和分子数有关 bde 核心点拨 解答本题时应注意以下两点 1 分子是永不停息地做无规则运动的 2 温度是分子平均动能的唯一决定因素 解析 温度高低反映分子平均动能的大小 但由于物体不同 分子数目不同 所处状态不同 无法反映内能的大小 选项a错误 由于分子都在做无规则运动 因此 任何物体内能不可能为零 选项b正确 内能相同的物体 它们的分子平均动能不一定相同 选项c错误 内能不同的两个物体 它们的温度可以相同 即它们的分子平均动能可以相同 选项d正确 物体的内能与物体的温度 体积 物态和分子数有关 选项e正确 误区警示分析物体的内能问题的三点提醒 1 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 2 决定内能大小的因素为温度 体积 分子数 还与物态有关系 3 温度是分子平均动能的标志 相同温度的任何物体 分子的平均动能相同 针对训练 导学号58826261 2018 辽宁鞍山质检 若某种实际气体分子间的作用力表现为引力 则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是 a 如果保持其体积不变 温度升高 内能增大b 如果保持其体积不变 温度升高 内能减少c 如果保持其温度不变 体积增大 内能不变d 如果保持其温度不变 体积增大 内能减少 a 解析 若保持气体的体积不变 则分子势能不变 温度升高 分子的平均动能变大 故气体的内能增大 选项a正确 b错误 若保持气体的温度不变 气体分子的平均动能不变 体积增大 分子间的引力做负功 分子势能增大 故气体的内能增大 选项c d错误 考点五用油膜法估测分子的大小 典例5 2018 吉林长春质检 在 用油膜法估测分子的大小 的实验中 所用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上述溶液为75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 用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓 再把玻璃板放在坐标纸上 其形状和尺寸如图所示 坐标纸中正方形方格的边长为1cm 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 核心点拨 1 通过数方格纸中的格数 获得油酸薄膜的面积 2 通过计算1滴油酸酒精混合溶液的体积和混合溶液的浓度 获得纯油酸的体积 解析 1 面积超过正方形一半的正方形的个数为116个 则油酸膜的面积约为s 116cm2 答案 1 116 2 8 10 6 3 7 10 10 误区警示用油膜法估测分子直径的实验中的注意事项 1 数格数的方法 先用直尺在方格纸上的油膜轮廓中 画出一矩形 或正方形 算出其内部格数 再将矩形与轮廓边缘的格子通过四舍五入数出 最后获得总格数 2 在最后的计算中 一定要注意单位统一 用国际单位 最后的结果的数量级是10 10m 1 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的 请指出 上述实验步骤的合理顺序是 解析 1 上述步骤中有步骤遗漏 c步骤中 要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉 答案 1 见解析cfbaed 2 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 2 acd 演练提升真题体验 强化提升 1 布朗运动的理解 2017 海南卷 15 多选 关于布朗运动 下列说法正确的是 a 布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动b 液体温度越高 液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈c 在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸 都会发生布朗运动d 液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动e 液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的 abe 解析 布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动 故a正确 液体温度越高 分子热运动越剧烈 液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈 故b正确 悬浮颗粒越大 惯性越大 碰撞时受到冲力越平衡 所以大颗粒不做布朗运动 故c错误