2026版高三物理一轮复习第十五章 第1讲　分子动理论　内能　固体和液体讲义课件+课时练

简洁实用高效第十五章热学第1讲分子动理论内能固体和液体物理内容索引必备知识梳理关键能力提升第一部分第二部分考点一微观量估算问题考点二布朗运动与分子热运动0102考点三分子间的作用力和内能03课时作业第三部分04考点四固体和液体的性质课程标准备考策略1．了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。2．通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。3．了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4．观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。5．了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。6．知道热力学第一定律。7．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。8．通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。

实验十九：用油膜法估测油酸分子的大小。

实验二十：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系1．掌握阿伏加德罗常数、布朗运动、分子动能、分子势能、物体内能、传热、分子力等概念。2．掌握分子力的特点、分子力随分子间距离的变化关系、分子势能随分子间距离的变化关系、分子动能与温度的关系。3．熟悉晶体和非晶体的特点、液体表面张力产生的原因。4．掌握三个气体实验定律、热力学第一定律、热力学第二定律，会应用气体实验定律与理想气体状态方程及热力学第一定律解决涉及汽缸、U形管及充气、抽气等实际热学问题。5．知道用油膜法估测油酸分子大小、探究气体等温变化规律等实验方法必备知识梳理第分部一自主学习·基础回扣一、分子动理论内能1．分子的大小(1)分子的直径(视为球模型)：数量级为________m。(2)分子的质量：数量级为10-26kg。2．阿伏加德罗常数1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA＝______________mol-1。10-10

6.02×1023二、布朗运动与分子热运动1．分子热运动分子做永不停息的无规则运动。2．扩散现象(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。(2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。(3)温度____，扩散越快。越高3．布朗运动(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。(2)布朗运动____分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。(3)微粒____，温度____，布朗运动越明显。三、分子间作用力、分子势能和内能1．分子间的作用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____，但斥力变化得较快。不是越小越高减小增大2．分子动能(1)分子动能是__________所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，____是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的____。3．分子势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的________决定的能。(2)分子势能的决定因素微观上——决定于__________和分子排列情况；宏观上——决定于____和状态。分子热运动温度总和相对位置分子间距离体积4．物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的____和________的总和，是状态量。(2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的____和____决定，即由物体内部状态决定。(3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小____。(4)改变物体内能的两种方式：____和____。动能分子势能温度体积无关做功传热四、固体、液体的性质1．晶体和非晶体项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则______熔点确定____不确定物理性质各向异性________各向同性原子排列有规则晶粒的排列______无规则转化晶体和非晶体在________下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、____玻璃、橡胶不规则确定各向同性无规则一定条件食盐2.液体(1)表面张力①形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的作用力表现为引力。②作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积____的趋势。③方向：表面张力跟液面____，且跟这部分液面的分界线____。④大小：液体的温度越高，表面张力____；液体中溶有杂质时，表面张力____；液体的密度越大，表面张力____。(2)毛细现象：指浸润液体在细管中____的现象，以及不浸润液体在细管中____的现象。细管越细，毛细现象越明显。最小相切垂直越小变小越大上升下降3．液晶(1)具有____的流动性。(2)具有____的光学各向异性。(3)在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。液体晶体1．温度越高，则布朗运动越激烈。(

)2．分子平均速率相同的物体，它们的温度一定相同。(

)3．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。(

)4．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力。(

)5．单晶体微粒的结构具有规律性、周期性。(

)6．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同。(

)概念辨析√×××√√7．晶体在熔化过程中吸收的热量，破坏空间点阵结构，增加分子势能。(

)8．液晶是液体和晶体的混合物。(

)9．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用。(

)√×√关键能力提升第分部二互动探究·考点精讲考点一微观量估算问题1．分子模型2.宏观量与微观量的相互关系(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Vmol、物体的质量

m、摩尔质量M、物体的密度ρ。(3)相互关系

阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量M、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。【典例1】已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol-1)。下列判断正确的是(

)A．1kg铜所含的原子数为NAC1．若阿伏加德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为M，密度为ρ。则下列说法正确的是(

)A．1kg该液体所含有分子数为ρNA对点演练B2．(多选)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面处大气压强为p0，重力加速度为g。由此可估算得(

)AD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：悬浮在液体或气体中的小颗粒。(2)运动特点：无规则、永不停息。(3)影响因素①颗粒大小：颗粒越小，布朗运动越明显。②温度：温度越高，布朗运动越明显。(4)物理意义：反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。2．扩散现象、布朗运动与热运动的比较项目扩散现象布朗运动热运动运动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是无规则运动。(2)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动【典例2】

(多选)关于布朗运动、扩散现象，下列说法中正确的是(

)A．布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行B．布朗运动是固体微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动C．布朗运动和扩散现象在没有重力作用下也能进行D．扩散现象直接证明了“物质分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了这一观点BCD【解析】

扩散现象是物质分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒的运动，液体或气体分子对微粒撞击作用的不平衡导致微粒的无规则运动，由此可见扩散现象和布朗运动不需要附加条件，故A错误，C正确；扩散现象直接证明了“物质分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动是固体微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动，间接证明了“物质分子在永不停息地做无规则运动”，故B、D正确。3．(2024·山东济南高三质检)图甲为已剥皮的茶叶蛋，图乙为显微镜及镜头下悬浮在水中的小碳粒每隔30s的位置连线，下列说法正确的是(

)对点演练AA．剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理，是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的B．在0℃时，色素分子将不再做无规则运动C．在30s的时间间隔内，小碳粒做直线运动D．布朗运动就是小碳粒内部碳分子的无规则运动解析：剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理，是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的，故A正确；分子的热运动是永不停息的，温度的高低只能影响分子运动的快慢，在0℃时，色素分子仍做无规则运动，故B错误；小碳粒每隔30s的位置连线，不是小碳粒的运动轨迹，小碳粒做无规则运动，故C错误；布朗运动是悬浮在液体中的小碳粒的无规则运动，不是小碳粒内部碳分子的无规则运动，故D错误。考点三分子间的作用力和内能1．分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)。(1)当r＞r0时，分子间作用力表现为引力，当r增大时，分子间作用力做负功，分子势能增加。(2)当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，当r减小时，分子间作用力做负功，分子势能增加。(3)当r＝r0时，分子势能最小。2．内能和机械能的区别项目内能机械能定义物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和物体的动能及重力势能和弹性势能的总和决定因素由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关与物体宏观运动状态、参考系和零势能面的选取有关，和物体内部分子运动情况无关量值任何物体都具有内能，恒不为零可以为零项目内能机械能测量无法测量，其变化量可由做功和传热来量度可以测量转化在一定条件下可相互转化【典例3】

(2023·海南卷)如图所示，下列关于分子间的作用力和分子势能的说法正确的是(

)A．分子间距离大于r0时，分子间的作用力表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小C【解析】根据分子间的作用力与分子间距离的关系可知，分子间距离大于r0时，分子间的作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，分子间的引力做正功，分子势能减小，分子间距离小于r0且减小时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的斥力做负功，分子势能增大，则在r0处分子势能最小，故C正确，A、B、D错误。4．(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是(

)A．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关D．摩擦生热使机械能转化为内能对点演练ACD解析：内能是指物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，故A正确；内能与机械能是不同概念，内能与机械能没有直接关系，一个物体内能的多少，与它的机械能的多少无关，故C正确；一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化，故B错误；摩擦生热时，要克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故D正确。5．(2024·河北承德高三质检)如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子a固定在坐标原点O处，分子b从r＝r4处以某一速度向分子a运动(运动过程中仅考虑分子间作用力)，假定两个分子间的距离为无穷远时它们的分子势能为0，则(

)BA．图甲中分子间距从r2到r3，分子间的引力增大，斥力减小B．分子b运动至r3和r1位置时动能可能相等C．图乙中r5一定大于图甲中r2D．若图甲中阴影面积S1＝S2，则两分子间最小距离等于r1解析：题图甲中分子间距从r2到r3，分子间距变大，则分子间的引力和斥力都减小，A错误；分子b运动至r3和r1位置时，分子间的作用力先表现为引力做正功，后表现为斥力做负功，若正功和负功相等，则分子b运动至r3和r1位置时动能相等，B正确；题图甲中的r2位置分子间作用力为零，在此位置分子势能最小，则r2对应于题图乙中的r6位置，则题图乙中r5一定小于题图甲中r2，C错误；因F－r图像与坐标轴围成的面积等于分子力做的功，若题图甲中阴影面积S1＝S2，即分子b以某一速度(设为v0)向a运动时的整个过程中，分子间作用力做的正功和负功相等，则分子b到达r1位置时的速度仍为v0，此后两分子间距继续减小，则两分子间最小距离不等于r1，D错误。考点四固体和液体的性质1．晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。(2)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(3)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体。(4)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化。2．液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。(2)表面特征：表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层张紧的弹性薄膜。(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。(4)表面张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小。3．液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性的特点。原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向。(2)液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。【典例4】关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是(

)A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果B．乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果C．丙图液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的D．丁图中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润B【解析】因为液体表面张力的存在，水黾才能在水面上行走自如，故A错误；题图乙中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B正确；液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故C错误；从题图丁中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润(不浸润液滴会因为表面张力呈球形)，故D错误。6．下列关于固体和液体的说法正确的是(

)A．毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管B．航天员在太空中会因为毛笔无法吸墨而写不成毛笔字C．晶体沿不同方向的导热性质一定不同D．液体的表面张力方向总是与液面相切对点演练D解析：浸润液体在细管中上升和不浸润液体在细管中下降，都属于毛细现象，故A错误；在太空中用毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部，而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间无须重力作用也能完成，故B错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向的导热性质不相同，有些单晶体沿不同方向的导电性能不相同，但多晶体具有各向同性，故C错误；表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故D正确。7．关于液晶，下列说法正确的是(

)A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质都具有液晶态B解析：液晶并不是指液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A错误，B正确；当液晶通电时，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶并不发光，故C错误；不是所有的物质都有液晶态，故D错误。课时作业72第分部三1．(5分)下列有关分子动理论的说法正确的是(

)A．物体是由无穷多分子组成的B．扩散现象是化学反应的结果C．固体分子间没有空隙D．悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动解析：物体是由大量分子组成的，不是无穷多，故A错误；扩散现象是分子无规则运动的结果，故B错误；固体分子间有空隙，所以铅块才能被压缩，故C错误；悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动，故D正确。D2．(5分)以下现象中，主要是由分子热运动引起的是(

)A．菜籽油滴入水中后会漂浮在水面B．含有泥沙的浑水经过一段时间后会变清C．密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动D．荷叶上的水珠呈球形C解析：菜籽油滴入水中后会漂浮在水面，主要是因为油的密度比水的密度小，A错误；含有泥沙的浑水经过一段时间后会变清，是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上层水变清，B错误；密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动，是因为水分子热运动撞击花粉颗粒，造成了花粉颗粒受力不平衡，C正确；荷叶上的水珠呈球形是表面张力的作用，是分子间作用力的结果，D错误。3．(5分)雾霾天气的主要污染物是大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物(该颗粒肉眼不可见，仅能在显微镜下观察到)，也称为可入肺颗粒物。以下对该颗粒的说法中正确的是(

)A．在无风的时候，颗粒悬浮在空中静止不动B．该颗粒的无规则运动是布朗运动C．颗粒越大，无规则运动越剧烈D．该颗粒的无规则运动反映了颗粒分子的无规则运动B解析：在无风的时候，颗粒会受到空气分子撞击而做无规则运动，故A错误；布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，所以该颗粒的无规则运动是布朗运动，故B正确；颗粒越大，受到空气分子撞击就越不明显，无规则运动的剧烈程度越弱，故C错误；该颗粒的无规则运动反映的是空气分子的无规则运动，故D错误。4．(5分)在甲、乙、丙三块固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其背面一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三块固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是(

)A．甲一定是非晶体B．乙可能是金属薄片C．丙在一定条件下可能转化成乙D．丙熔化过程中吸收热量，则分子平均动能增加C解析：甲虽然在导热方面具有各向同性，但有固定的熔点，则甲一定是晶体，故A错误；乙在导热方面具有各向同性，且导热性良好，但是乙没有固定的熔点，则乙是非晶体，不可能是金属薄片，故B错误；丙在导热方面具有各向异性，且有固定的熔点，是单晶体，因晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，可知丙在一定条件下可能转化成乙，故C正确；丙熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，但是吸收热量，内能增加，故D错误。5．(5分)图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力。则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是(

)A．①③② B．②④③C．④①③ D．①④③D解析：根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小可知，曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子间作用力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，且比引力变化快，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。D正确。6．(5分)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是(

)A．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小B．一定质量的气体温度升高，单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数一定增多D．温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同，但氧气分子的平均速率小D7．(5分)比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是(

)A．热水分子的平均动能比水蒸气的大B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小C．热水分子的速率都比水蒸气的小D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈B解析：温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，A错误；相同质量45℃的热水与100℃的水蒸气相比，分子总动能小，而相邻两分子间的势能也小(在热水中分子间距约为r0，在水蒸气中分子间距远大于r0)，则分子总势能也较小，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，B正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，则45℃的热水中分子的平均速率比100℃的水蒸气中分子的平均速率小，由于分子运动是无规则的，故并不是每个分子的速率都小，C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。8．(5分)(2024·江西抚州高三质检)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是(

)A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在增大B．从r＝r2到r＝r1分子间作用力的大小先减小后增大C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大D．从r＝r2到r＝r1分子动能先减小后增大A解