第1讲　分子动理论　内能-2027版高考物理一轮复习

物理第十五章热学课程标准1.通过实验,估测油酸分子的大小。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.了解材料科学的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。5.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。6.通过实验,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。7.知道热力学第一定律。通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程,体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。8.理解能量守恒定律,能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。9.通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。要点导览第1讲分子动理论内能目录12基础满分练课前

自检自测·夯基固本

能力高分练课中关键能力·可视思维基础

满分练

课前

自检自测·夯基固本

知识点一

分子动理论的基本内容3个高考关键点关键点1

物体是由大量分子组成的1.(2026陕西西安检测)铜的密度ρ=8.96×103

kg/m3、摩尔质量M=6.35×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。可将铜原子视为球体,试估算:(保留1位有效数字)[命题点❶](1)1g铜含有的分子数;(2)一个铜原子的直径大小。

关键点2

分子永不停息地做无规则运动2.(多选)下列说法正确的是(

)A.放入茶叶后,水的颜色变深,是扩散现象[命题点❷]B.布朗运动就是固体分子的无规则运动[命题点❸]C.悬浮在液体中的固体颗粒越大,周围液体分子撞击的机会越多,布朗运动越明显D.运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动剧烈[命题点❹]AD解析

扩散现象是指不同种物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。放入茶叶后,茶叶中的色素分子进入水中,使水的颜色变深,这符合扩散现象的定义,A正确。布朗运动是悬浮在液体或气体中的微小颗粒的无规则运动,本质上是由于微小颗粒周围液体或气体分子热运动不断撞击造成的,并非固体分子自身运动,B错误。布朗运动的明显程度与颗粒大小有关。颗粒越大,液体或气体分子撞击的合力越易平衡,布朗运动越不明显;颗粒越小,撞击的不平衡性越显著,布朗运动越明显,C错误。物体温度越高分子无规则运动越剧烈,与物体的机械运动无关,运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动剧烈,D正确。关键点3

分子之间存在着相互作用力3.(原创+教材改编)当两个分子间的距离为r0时,正好处于平衡状态,下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是(

)[命题点❺]A.当分子间的距离r<r0时,它们之间只有斥力作用B.当分子间的距离r=r0时,分子不受力C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,且斥力比引力减小得快D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间作用力的合力在逐渐减小C解析

分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的,当r=r0时,F引=F斥,分子所受的合力为零,并非不受力;当r<r0时,F斥>F引,合力表现为斥力,并非只受斥力,A、B错误。当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都减小,而且斥力比引力减小得快,分子间作用力的合力先减小到零,之后先增大再减小,C正确,D错误。回归基础·考教衔接一、物体是由大量分子组成的1.分子的大小(1)分子的直径(视为球形):数量级为10-10m。[❶]固体和液体可看作一个一个紧挨着的球形分子排列而成,忽略分子间空隙。(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分子数,通常可取NA=6.02×1023mol-1。二、分子永不停息地做无规则运动1.扩散现象(1)定义:不同种物质能够彼此进入对方的现象。(2)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物质迁移现象,温度越高,扩散得越快。[❷]扩散现象还说明分子间存在间隙。2.布朗运动(1)定义:悬浮微粒的无规则运动。(2)实质:布朗运动反映了液体分子的无规则运动。(3)特点:微粒越小,运动越明显;温度越高,运动越明显。[❸]做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子,其大小直接用人眼观察不到,但在光学显微镜下可以看到。3.热运动(1)定义:分子永不停息的无规则运动。(2)特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。[❹]温度越高,分子热运动越剧烈,与物体运动的速度无关。三、分子之间存在着相互作用力1.分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大),斥力变化得较快。2.实际表现出的分子力F是引力F引和斥力F斥的合力。若r=r0时,F引=F斥,分子力F为零,则(1)当r>r0时,F引>F斥,F表现为引力;(2)当r<r0时,F引<F斥,F表现为斥力;(3)当分子间距离大于10r0(约为10-9

m)时,分子力很弱,可以忽略不计。[❺]分子间的作用力是分子引力和分子斥力的合力,且分子引力和分子斥力是同时存在的。知识点二

温度和物体的内能2个高考关键点关键点1

温度与内能4.下列说法正确的是(

)[命题点❻❽]A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B的内能D.A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同D解析

温度是分子平均动能的标志,物体体积变化时,分子势能也会变化,内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和,故温度不变时,铁块变为铁水过程中,内能可能变化,A错误;两物体温度相同,平均动能相同,但分子数不一定相等,则内能可能不同,分子的质量不一定相同,则分子的平均速率可能不同,D正确;有热量从A传到B,只说明A的温度高,内能大小还要对比总分子数和分子势能等因素,C错误;机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关,B错误。关键点2

分子势能5.(2026湖北宜昌阶段训练)两分子间的斥力与引力的合力F和分子间距离r的关系如图所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在F作用下,由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远处分子势能为零,下列说法正确的是(

)[命题点❼]A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能和分子势能均增大B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,分子势能增大C.在r<r0阶段,分子势能先增大后减小D.在r=r0时,分子势能为零,分子动能最大B解析

在r>r0阶段,F表现为引力,相互接近过程中,F做正功,分子动能增大,分子势能减小,A错误;在r<r0阶段,F表现为斥力,相互接近过程中,F做负功,分子动能减小,分子势能增大,B正确,C错误;由于在无穷远处分子势能为0,在r>r0阶段,分子势能减小,在r<r0阶段,分子势能增大,则在r=r0时,分子势能最小,且一定小于0,动能最大,D错误。回归基础·考教衔接四、摄氏温度与热力学温度1.温度表征达到热平衡的系统具有共同的热学性质的物理量。2.两种温标摄氏温标和热力学温标。摄氏温度与热力学温度的关系是T=t+273.15K。五、分子动能1.分子动能是分子热运动所具有的动能。2.分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值,温度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总和。[❻]温度是分子平均动能的标志,温度相同,无论何种物质,分子平均动能均相同。六、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相对位置决定的能。2.分子势能的决定因素(1)微观上:分子间距离和分子排列情况;(2)宏观上:体积和状态。[❼]分子力做正功,分子势能减少;分子力做负功,分子势能增加。七、物体的内能1.概念:物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和。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温度和体积决定,即由物体内部状态决定。[❽]比较物体之间内能的大小要同时考虑分子个数、分子平均动能和分子势能。3.改变物体内能的两种方式:做功和传热。考点一微观量的估算问题能力高分练课中关键能力·可视思维例1

氦气是一种惰性气体,具有较低的沸点和良好的热传导性能,被广泛应用于制冷和冷却。标准状态下,氦的相关物理量如下:M摩尔质量V摩尔体积ρ气体密度M0一个分子的质量V0一个分子的体积

C

考点二扩散现象、布朗运动和分子热运动角度一从扩散现象看分子运动例2

两个完全相同的透明玻璃杯中,一杯盛有热水,另一杯盛有等质量的冰水。现向两个玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁,发现热水比冰水更快全部变成黑色。造成这一现象的主要原因是(

)A.水分子间有间距B.墨汁中的炭粒比水分子质量大C.温度越高水分子热运动越剧烈,墨汁中炭粒的无规则运动也越剧烈D.温度越高分子间的作用力越大C解析

热水比冰水更快全部变成黑色,这是因为热水分子热运动更剧烈,墨汁中炭粒受到分子的撞击而做无规则运动也越剧烈,C正确。解题精要扩散现象的实质(1)扩散现象是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象。(2)扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间,是分子无规则运动的结果。角度二从布朗运动看分子运动例3(原创+教材改编)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末颗粒的运动。他把某一颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上,然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来,得到一条颗粒位置连线,如图所示。下列说法正确的是(

)A.连线就是颗粒的运动轨迹,说明颗粒的运动是不规则的B.颗粒沿着笔直的折线运动,说明水分子的运动是规则的C.颗粒的这种运动不能发生在固体中D.当温度降到0℃时(还未结冰),颗粒的这种运动将会停止C解析

连线不是实际运动轨迹,A、B错误;颗粒的运动是布朗运动,只能在气体和液体中发生,不能发生在固体中,C正确;布朗运动是分子无规则运动撞击颗粒引起的,分子的无规则运动永不停息,所以布朗运动永不停息,D错误。方法导引1.对布朗运动的理解研究对象悬浮在液体或气体中的固体微小颗粒特点无规则、永不停息影响因素颗粒越小、温度越高,布朗运动越明显意义反映了固体微小颗粒周围液体或气体分子的无规则运动2.分清布朗运动与热运动的方法明晰是谁的运动:布朗运动是固体小颗粒的运动,热运动是分子的运动。考点三分子力、分子势能、温度和内能角度一分子力与分子间距变化规律探究例4

甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离的关系图像如图中曲线所示,F>0,分子间作用力表现为斥力;F<0,分子间作用力表现为引力。a、b、c、d为r轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则(

)A.乙分子从a运动到b的过程中,分子间作用力表现为斥力B.乙分子从a运动到c的过程中,两分子间的作用力先减小后增大C.乙分子从a运动到c的过程中,一直加速D.乙分子从a运动到b的过程中加速,从b运动到c的过程中减速C解析

乙分子从a运动到b的过程中,由题图可知,F<0,分子间作用力表现为引力,A错误;乙分子从a运动到c的过程中