高三物理第一轮复习《第八章 分子热运动 内能 气体》教案

1、分子热运动备课指要教学建议（1）分子动理论内容抽象，研究对象是数自巨大的分子，要重视建立物质的微观结构模型和相应的数量概念，理解阿伏加德罗常数联系微观量与宏观量的桥梁作用，可结合“案例导入”中的例1和“重、难、疑点剖析”中的例1引导学生理解模型的建立和估算方法的运用。（2）了解物体分子特有的运动规律，可结合“案例导入”中的例2和“重、难、疑点剖析”中的例2引导学生建立布阴运动（固体颗粒的运动）、液体分子运动的运动模型，揭示这些运动的规律、区别和联系。（3）弄清分子力、分子间的引力、分子间的斥力这三个力的规律和它们间的联系，明确分子力是引力和斥力的合力，引导学生运用分子力随分子间距离变化的图象，

2、认识分子力的三个作用区、两个临界点，概括分子力变化的规律，可结合“考题回放”中的例3讲解。案例导入例1 根据水的密度=1.0103kg/m3和水的摩尔质量M=1.8102kg，利用阿伏伽德罗常数，估算分子的质量和水分子的直径。【分析】把水分子看作一个挨一个紧密排列的小球，利用阿伏加德罗常数、一摩尔水的质量和水的密度便可计算水分子的质量和水分子的直径。【解答】每个水分子的质量；水的摩尔体积。把水分子看作一个挨一个紧密排列的小球，则每个分子的体积为，而根据球体积计算公式，用d表示水分子直径， 得 d=41010m。【答案】水分子的质量为3.01026kg，水分子的直径为41010m。【归纳】解此类

3、题的关键是选好物质的量，建立正确的模型。例2 关于布朗运动，下列说法中正确的是（ ）A、布朗运动指的是液体分子的无规则运动B、与固体微粒相碰撞的液体分子越少，布朗运动越显著C、液体的温度越高，布朗运动越显著D、布朗运动只能在液体中发生【分析】布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动，不是液体分子的运动，它的产生是液体分子对固体颗粒的撞击不平衡引起的，这种不平衡性与颗粒的大小以及液体或气体的温度有关。因为固体颗粒越小，与颗粒相撞的分子数也越少，这种撞击的不平衡越明显；液体或气体的温度越高，撞击越剧烈。【答案】B、C【归纳】这道题主要考查对布朗运动的实质，成因以及运动规律的掌握情况。学生

4、对布朗运动的运动规律还比较熟悉，容易错的是将布朗运动与分子运动混淆。知识梳理1、物质是由大量分子组成的（1）分子数目。阿伏加德罗常数，是联系微观世界和宏观世界的桥梁，可用来估测分子质量及分子大小单位质量中分子数（M为摩尔质量）。单位体积中的分子数（为密度）。（2）分子大小（分子的直径数量级是1010m）。分子体积 。分子模型：a、球模型b、立方体模型 。油膜法测定分子的直径：（V为油滴体积，S为油膜面积）（3）分子质量 。（4）分子间存在空隙。典型事例是酒精和水混合总体积减小，其原因是酒精和水的分子重新排列。2、分子永不停息地做无规则运动布朗运动和扩散现象（1）布朗运动：定义：指悬浮在液体（或

5、气体）中的固体颗粒的无规律运动。布朗运动的特点：无规则，永不停息。产生的原因：液体（或气体）分子无规则运动对固体颗粒的碰撞不平衡造成的结果。布朗运动的规律：固体颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越剧烈。意义：它间接反映了分子的运动也是规则的，分子的无规则运动与温度有关。（2）热运动：由于分子的无规则运动与温度有关，称分子的无规则运动为热运动（凡是与温度有关的现象称为热现象）。3、分子间存在着相互作用的引力和斥力（1）特点：同时存在着引力和斥力，且都随分子间距的增大而减小。（2）分子力：引力与斥力的合力。当r=r0(1010m)时 f引=f斥，F=0。当rr0时，f斥f引，分子力F为斥

6、力。当rr0时，f引f斥，分子力F为引力。当r=10r0时，f引、f斥迅速为零，分子力F=0。重、难、疑点剖析1、分子大小的计算设宏观量：物质体积V、摩尔体积V1、物质质量M、摩尔质量、物质密度；微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m。a、分子质量：。b、分子体积：（对气体，V0应为气体分子占据的空间大小）c、分子直径：球体模型：由。得（固体、液体一般用此模型）立方体模型： 。（气体一般用此模型，d应理解为相邻分子间的平均距离）d、分子的数量：。2、布朗运动与分子运动布朗运动是指悬浮在液体（或气体）中的固体颗粒的无规则运动，而不是分子本身的运动。布朗运动是由于液体分子对固体颗粒碰撞的不平

7、衡性造成的。布朗运动的无规则性反映了分子的运动具有无规则、永不停息的特点。例1 某容器的容积为1m2，在标准状态下充满氧气，试估算相邻氧分子间的平均距离d。【分析】标准状态下1mol的氧气的体积为22.4L.设每个氧分子占据的空间体积为V,把这个空间看成一个小立方体,两个氧分子所点空间的中心间距可以看作分子间距离,它就等于小立方体的边长.【解答】每个氧分子占据的空间体积为氧分子间距离【归纳】此题要求学生要有一定的想像力和构建模型的能力,并能够利用宏观量和阿伏加德罗常数对微观模型进行有关计算;计算结果可帮助构建起气体分子的微观图景;在标准状态下分子间的距离大约是分子直径的十倍,所以气体凝结成液体

8、时密度要扩大上千倍.例2 关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( )A.图8-25-2中记录的是分子30s内无规则运动的情况B.图8-25-2中记录的微粒30s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,布朗运动越激烈【分析】布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规则的运动,它是分子无规则热运动的反映,而分子无规则热运动是产生布朗运动的原因.【解答】温度越高,分子运动得越激烈,因而布朗运动也越激烈.D正确.微粒越小,某一瞬间,跟它相撞的分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,即布朗运动越显著,故C错误.图中每个拐点记录的是微粒每隔30s的位置

9、,在30s内微粒做的是无规则运动,而不一定是直线运动,故A、B错误.【答案】D【归纳】此题应从布朗运动的概念和性质出发加以判断,否则易错选A和B.例3 下面关于分子力的说法中正确的有( )A.铁丝很难被拉长,这一事实说明铁丝分子间存在引力B.水很难被压缩,这一事实说明水分子间存在斥力C.将打气筒的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很难再压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力【分析】分子间斥力和引力是同时存在的，对外表现分子力是它们的合力。固体、液体分子间距离在r0附近，当物体被拉伸时，rr0，则表现出吸引力；当物体被压缩时，rr

10、0，分子间表现出斥力，而气体分子间距离总大于r0，分子力是表现为引力。【解答】无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0，所以气体分子间一定表现为引力，空气压缩到一定程度很难再压缩，不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确，磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确。【答案】A、B。【归纳】水很难被压缩，这一事实说明分子间存在斥力；而空气被压缩到一定程度后很难压缩，这一事实却不能说明这时空气分子间表现为斥力，这是由分子力随分子间距离变化的规律决定的。例1 将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm2的油酸酒精溶液，已知1cm

11、3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2 m2，由此估算出的油酸分子直径为多少？【分析】本题只需求出一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积，再根据单分子“油膜法”的原理，即可求出油酸分子直径。【解答】由题意可知1滴油酸酒精溶液的体积为 ，其中含纯油酸的体积为。水面上单分子油酸薄层的厚度即为油酸分子直径。【答案】。【归纳】用油膜法估测分子的大小是现行高考热学部分惟一要考查的实验，应重视对其原理、方法的理解与掌握，同时也应知道估测对实验结果的精确度的要求。考题回放例1 如图8-25-3所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于

12、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，F0为斥力，F0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处静止释放，则（ ）A.乙分子从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.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加【分析】由图象可知，ac段分子间的作用力为引力，cd段分子间的作用力为斥力。乙分子由a到c做加速运动，分子力做正功，分子动能一直增加，分子势能一直减少；乙分子由c到d做减速运动，分子力做负功，分子功能减少，分子势能增加，到达c时速度最大

13、，动能最大，势能最小。【答案】B、C【反思】此题考查了分子力、分子势能及力和运动的关系等知识，用图象给出分子力，正确认识分子力的图象是解此题的关键。例2 下列说法哪些是正确的？（ ）A.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现B.气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现C.两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现D.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现【分析】固体、液体分子间的距离小，分子力变化明显；气体分子间距离大，分子力十分微弱，且表现为引力，因而B、C选项中的解释均是不成立的。【解答】气

14、体能够充满容器是由于分子热运动能够到达容器的每一个角落；而马德堡半球抽成真空后，内部无压力，外界大气的压力使得半球很难拉开，并不是分子间的吸引力的表现。只有A、D中的事实才是分子间作用力的表现。【答案】A、D【反思】连续两年考分子力，值得注意。探究延伸例1 设某人的肺活动量为400mL，试计算在此人一次吸气过程中，大约有多少分子是他在一年前的一次呼气过程中呼出的？（设人呼出的分子不再参与其他反应）【分析】初看本题，似乎根本无从下手，但仔细揣摩题意，可知一年时间内可认为原来呼出的那口气已充分混合于大气层中，算出这口气在整个大气层中所占的比例，即可求出问题的结果。【解答】根据初中所学的知识，大气压

15、是由大气重量产生的，地球上大气层的总质量=标准状态下，大气压占据的总体积人呼出的一口气经一年时间在大气层中占据的比率为一年后吸一口气中有一年前的一次呼气过程中呼出的分子数【答案】在一次吸气中大约有一个分子是他一年前的一次呼气中呼出的。【点评】解本题的关键是要建立合理的模型，将实际问题理想化。例2 如图8-25-4所示，食盐（NaCl）晶体由钠离子（图中）和氯离子（图中）组成，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距交错排列。已知食盐的摩尔质量是58.5g/mol，食盐的密度是2.2g/cm3，阿伏加德罗常数为61023/mol，在食盐中两个距离最接近的钠离子中心间的距离的数值最接近于（

16、就下列四个数值相比）（ ）A.3.0108cm B.4.0108cmC.3.5108cm D.5.0108cm【分析】题中所给的食盐（NaCl）晶体的结构模型是一个正方体模型，其中的每个最小立方体的8个顶点分别有4个Na离子、4个Cl离子，每个离子都只有八分之一属于该立方体，因而每个最小立方体都只包含有二分之一个Na离子、二分之一个Cl离子，根据食盐的摩尔质量、密度和阿伏加德常数便可求出该小立方体的棱长，则所求的最近距离为小立方体表面正方形对角线的长。【解答】设小立方体的棱长为l1，由图可知，所求的最近距离为两个小立方体表现正方形对角线的长先求食盐摩尔体积已知1mol食盐中有Na离子1mol，

17、Cl离子1mol。则每个离子平均占有空间体积为 N为阿伏加德罗常数。小立方体的棱长两个最近Na离子间的距离为=【答案】B【点评】本题对空间想像的要求较高，计算V0的数值是解答本题的关键和难点。在计算两个离子所占有空间体积时亦可有多种理解方法。随堂闯关1、在国际单位制中，金属铝的密度是，它的摩尔质量是M，阿伏加德罗常数为N，则（B、D）A.1kg铝所含铅原子的数目是NB.1m3铝所含原子的数目是C.1个铝原子的质量是D.1个铝原子占有的体积是2、布朗运动的发现，在物理学上的主要贡献是（ B ）A.说明了悬浮微粒时刻做无规则运动B.说明了液体分子做无规则运动C.说明了悬浮颗粒做无规则运动的激烈程度

18、与温度有关D.说明了液体分子与悬浮颗粒之间有相互作用力3、下列现象中，不能说有分子是在运动的事例是（ B ）A.把煤堆在墙角，过一段时间墙皮里面也有些发黑了B.把两块表面干净的铅压紧，两块铅就结合在一起C.在装水的杯子里滴一滴红墨水，过一会杯子里都变红了D.在医院治疗室里能嗅到酒精味【提示】不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。A中的现象是固体之间的扩散，C中的现象是液体之间的扩散现象，D中是气体之间的扩散现象，扩散现象表明一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。B中的现象是说明分子之间有引力的，不是说明分子在运动。故本题正确答案为B。4、甲分子固定，乙分子从距离甲分子较远处向

19、甲分子开始靠近，直到两分子不能再靠近的过程中，分子间作用力的变化情况是（ D ）A.逐渐变小 B.逐渐变大 C.先变小后变大 D.先变大后变小再变大【提示】分子之间既有引力又有斥力，题中分子间作用力指的是分子引力和分子斥力的合力。分子间作用力随分子间距离的关系如图8-25-1所示，故本题正确答案为D。5、水分子的质量等于2.991026kg。（已知阿伏加德罗常数为6.021023/mol）.【提示】6、已知汞的摩尔质量M摩=200.5103kg/mol，密度为=13.6103kg/m3，阿伏加德罗常数NA=6.01023/mol，求汞原子的质量、体积和直径。【提示】对于固体和液体来说，其微观构

20、成可看作是分子一个挨一个紧密排列的，而忽略分子间的空隙。据此利用阿伏加德罗常数在宏观量和微观量之间的桥梁作用可知，NA个汞原子的体积即为汞的摩尔体积，所以一个汞原子的质量为一个汞原子的体积为对于分子（原子）直径的估算，我们可将分子（原子）视为一个直径为d的小球体，因此有，所以汞原子的直径为【答案】，。课后测试一、选择题1、某固体物质的摩尔质量为M，密度为，阿伏加德罗常数为NA，则每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是（ D ）A.、 B.、C.、 D. 、2、关于布朗运动的下列说法中正确的是（A、D）A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动B.布朗运动是指液体分子的

21、无规则运动C.布朗运动说明固体小颗粒的分子在永不停息地无规则运动D.布朗运动说明了液体分子在永不停息地无规则运动【提示】布朗运动本身不是指分子的运动，它反映了分子的无规则运动。3、关于分子间相互作用力，以下说法正确的是（ C ）A.分子力是分子引力和斥力的合力，当分子间距离r=r0时分子力为零，说明此时分子引力和分子斥力均为零B.分子力随分子间距离r的大小而变化，当rr0时，分子引力和斥力都随r增大而增大，但引力比斥力增加得快，也就是引力大于斥力，故分子力表现为引力C.分子力随分子间距离r的大小而变化，当rr0时，分子引力和斥力都随r增大而增大，但斥力比引力增加得快，也就是斥力大于引力，故分子

22、表现为斥力D.分子力实质上就是分子间的万有引力【提示】分子力的实质不是分子间的万有引力，分子力是由分子间的电磁作用形成的。分子力、分子引力和分子斥力均随分子间的距离按一定规律而变化。4、关于分子力，下列说法中正确的是（B、D）A.碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力是作用B.将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在的引力D.固体很难拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力【提示】碎玻璃不能拼合是因为缝隙处分子间距离大，分子力几乎为零，故而不能拼合起来；水和酒精混合后体积变小则是因为分子间有空隙，并非分子引力所致。5、下面关于分

23、子间的相互作用力的说法正确的是（A、C）A.分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的B.分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用，当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用C.分子间的引力和斥力总是同时存在的D.温度越高，分子间的相互作用力越大6、压缩液体时要用力的本质，原因是（ D ）A.分子都做无规则运动 B.分子间的空隙小C.分子本身不能被压缩D.分子间斥力随距离减小而剧增【提示】固体、液体分子间距离小，分子力变化明显。7、有两个分力，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这

24、过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是（C、D）A.分子间的斥力增大，引力变小B.分子间的斥力变小，引力变大C.分子间的斥力和引力都变大，只不过斥力比引力变大得快D.分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值二、填空题8、把一块方糖放进一杯水里，这些时候粮块就不见了，杯子里的水变甜了，我们把这一现象叫 扩散 ，这个现象说明： 分子在不停地运动 。9、某人做一次深呼吸，吸进400cm2的空气，据此估算他吸入的空气分子的总数约为 11023 个（取一位有效数字）。【提示】将吸入空气看成标冷状况下的气体，利用1mol气体在标准状态下的体积为22.4L。这一条件进行估

25、算。三、计算题11、在做“用油膜法测分子的大小”实验时，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上述溶液有液滴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，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图8-25-5所示，坐标中正方形小方格的边长为1cm，问：（1）油酸膜的面积是多少cm2？（此问可直接写出答案）（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3）按以上数据，估测出油酸分子的直径是多少？【提示】。【答案】（1）112cm2；（2）；（3）m。12、1mol铜的质量为63.5g，铜的密度为8.91

26、03kg/m3，试估算一个铜原子的质量和体积。【提示】。【答案】，。13、计算标准状态下气体中相邻分子间的平均距离。【提示】 得d=。【答案】。第26课时 热和功 气体状态参量备课指要教学建议（1）学生对分子动能、分子势能、物体内能和机械能等概念容易混淆，对分子势能随分子间距离变化的规律难理解。因此，要从宏观描述和微观描述等角度辩析分子动能、势能和物体动能、势能、机械能和内能等概念，从物质的运动形式与对其能量描述的对应关系辩析内能和机械能。通过与重力场、静电场中的情况类比，弄清分子势能变化与分子力做功之间的关系；掌握分子势能随分子间距变化的判断方法。可结合“重、难、疑点剖析”中的例1、例3来讲

27、解。（2）学生对做功和热传递改变物体内能的等效性和不同本质认识不够，混淆功、热量、温度、内能等概念；因此，要分析做功和热传递的物理机制，揭示做功和热传递不同的物理本质。可结合“重、难、疑点剖析”中例2来讲解。（3）理解热力学第一定律是跟热现象有关的物理过程中能量守恒定律的特殊表达形式，它是功、热量和内能的变化之间的定量关系；要强调做功和热传递的方向性，正确运用符号法则进行定量的分析和计算，注意单位换算。可结合“考题回放”中的例1和“重、难、疑点剖析”中例4来讲解。（4）热力学第二定律指出了满足能量转化与守恒条件的过程具有方向性，说明一切与热现象有关的实际宏观过程是不可逆的。这一定律比较抽象，可

28、结合实际的物理过程加以理解。（5）分别从宏观、微观两个不同的角度来认识气体的状态参量；压强、体积、温度。知识压强、体积、温度三者的变化关系。可以把理想气体状态方程作为一个结论介绍，用来判断气体状态参量的变化。对气体的教学要把握好深度和难度，可参考近几年的高考题，如：“案例导入”的例4，“考题回放”中的例3、例5。案例导入例1 关于物体内能及其变化，下列说法正确的是（ ）A.物体的内能改变时，其温度必定改变B.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变C.对物体做功，其内能必定改变；物体内外传出一定热量，其内能必定改变D.若物体与外界不发生热交换，其内能必定不改变【分析】物

29、体的内能并不仅由温度决定，物体的内能变化时，其温度不一定改变，例如冰融化成不时内能增加，而温度不改变，所以A项错。改变物体内能的方式有两种；做功和热传递，这两种方式既可同时进行也可单独进行。物体对外做功或外界向物体传递热量，物体的内能不一定改变，因为物体对外功的同时，外界向物体传递热量或外界向物体传递热量的同时物体对外做功均能保证物体的内能不变，故B项正确。同B项理由，对物体做功或物体对外传出一定热量，物体的内能不一定改变，即C项错。对于D项，若物体与外界不发生热传递，但若与对外做功或对物体做功，其内能也会改变，故D项错。【答案】B【归纳】这道题主要考查改变物体内能的方式有两种，做功和热传递。

30、例2 现有m=0.90kg的硝酸甘油C3H5（NO3）3被密封于体积的容器中，在某一时刻被引爆，瞬间发生激烈的化学反应，反应的产物全是氮、氧等气体。假设：反应中每消耗1kg硝酸甘油释放能量；反应产生的全部混合气体温度升高1K所需能量Q=；这些混合气体满足理想气体状态方程（恒量），其中恒量C=240J/K。已知在反应前硝酸甘油的温度T0=200K。若设想在化学反应发生后容器尚未破裂，且反应释放的能量全部用于升高气体的温度。求器壁所受的压强。【分析】本题先根据能量守恒定律，即硝酸甘油释放的总能量等于全部混合气体增加的内能，从而求出气体的温度，再由题中给出的理想气体状态方程（恒量），便可求出器壁所受

31、的压强。【解答】化学反应完成后，硝酸甘油释放的总能量W=mU。 设反应后气体温度为T，根据题意，有 W=Q（） 器壁所受的压强 联立式并代入数据得 【答案】器壁所受的压强为。【归纳】本题是以物理知识为主的理、化综合题，涉及气体性质、热容量等基本知识，尽管新的考纳对这些知识不作要求，但题目均提供有关知识提示，所以这是一道带有信息形式的综合题。知识梳理1、物体的内能（1）分子平均动能：物体内分子动能的平均值，温度是分子平均动能的标志。注意：对个别分子来说，温度无实际意义。分子平均动能跟物体的动能无关。（2）分子势能：由于分子间相互作用，由相对位置所决定的能。分子势能与分子间距离r的关系；（如图8-

32、26-1所示）宏观上，对一定质量的物体，其分子势能与物体体积有关。（3）物体的内能：物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总和，是一个状态量。宏观决定因素：质量m（联系着分子数），温度T（联系着分子动能）、体积V（联系着分子间距）。物体的内能和机械能有着本质的区别。物体具有内能，同时也可以具有机械能，也可以不具有机械能。2、内能的变化 热和功改变内能的两种物理过程：（1）做功：功是能量转化的量度。做功改变物体内能是其他形式的能与内能发生了转化。W=U。（2）热传递：热传递过程是物体的内能发生了转移，不发生内能与其他形式能的转化。Q=U。热量当量J=4.2J/cal，其意义为：使物体内能发生变化

33、时，1cal热量相当于（等效于）4.2J功。3、热力学第一定律物体内能的变化U由做功W和热传递Q来量度。定量关系为：U=Q+W。注意符号的规定：内能增加U0、内能减少U0、物体吸热Q0、物体放热Q0，外界对物体做功W0、物体对外界做功W0。热力学第一定律又可表述为：第一类永动能（不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功）是不可能实现的。4、能的转化和守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，而能的总量保持不变。5、热力学第二定律表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，亦即热传导具有方向性。热力学第二定律可以

34、导出其他热现象的方向性：气体扩散、气体向真空膨胀，混合的气体不能自动分成纯净气体等。表述二：第二类永动机（从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化）是不可能实现的。自然界中宏观过程具有的方向性在能量转化中的具体表现是能量耗散。6、能源 环境（1）常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源。（2）绿色能源的开发和利用。7、气体状态参量：一定质量气体的状态用参量压强、体积、温度来描述（1）气体的温度：气体分子热运动平均动能大小的标志，反映了气体分子热运动剧烈程度。有热力学温度（T）、摄氏温度（t）等，热力学温度（T）与摄低温度（t）的关系为T=273+t。单位分别为：开（K）、摄

35、氏度（C）。（2）气体体积：由于气体分子之间距离较大，气体分子除互相碰撞外没有作用力，所以它能充满所能达到的空间。因而容器的容积就是气体的体积。国际单位：米3（m3）；常用单位：d m3（L），c m3（mL）。（3）气体的压强：单位面积所受压力为压强，从微观上看，由于气体分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续压力，从而形成气体的压强。在国际单位制中压强的单位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/ m2。常用单位还有：标准大气压（atm），毫米汞柱（mmHg）。换算关系：1（atm）=760（mmHg）=（Pa）105（Pa）。1（mmHg）=133.322（Pa）。8、气体的体积、温度 、压强之间的关

36、系一定质量的理想气体，压强跟体积成反比，跟热力学温度成正比，写成公式为重、难、疑点剖析1、温度是分子平均动能的标志温度的高低反映了分子运动的激烈程度，它是建立在统计规律基础上的，是对大量分子而言的，对单个分子没有实际意义。在一定温度下，各分子速率大小不同，不同速率的分子个数按一定的规律分布，温度升高时，分子运动激烈，平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大。从宏观上看温度反映了物体的冷热程度，深化到微观方面认识温度的意义，温度是分子平均动能的标志。2、物体的内能与温度、体积、分子数等物理量之间的关系从分子动理论的内容及物理量的意义出发，分子平均动能与温度，分子平均势能与体积及物体的内能与温度、

37、体积、分子数等物理之间是对应联系着的。对某个物体而言，温度越高，分子平均动能越大；但体积越大，分子平均势能未必也越大，例如，0的冰溶化为0的水时，体积减小，分子势能却增加了；而在铁熔化为同温度的铁水时，体积增大了，分子势能也增加了。3、做功和热传递在改变内能的效果上是等效的做功是通过力对物体的宏观位移来完成的，通常与宏观机械运动有关，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则发生在两个温度不同的物体之间，通过分子碰撞和分子间相互作用来实现，与分子的微观运动有关，是物体间内能的转移。做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，也就是说，使物体内能增加1J，可以通过对其做1J功来实现；也可以通过从外界

38、吸收1J热量来实现；还可以两过程同时进行。4、气体压强的微观解释和压强的计算从气体压强产生的微观本质角度认识气体压强，气体的压强是大量分子对容器壁的碰撞而产生的。它等于单位时间内、单位面积上气体分子对器壁的总冲量，其大小决定于单位体积内的分子数和分子的动能。所以反映在宏观上，气体的压强决定于气体的密度和温度，进一步研究便可得出，一定质量的理想气体。压强跟体积成反比，跟热力学温度成正比，这便是理想气体状态方程的微观解释。气体压强计算的方法：选择活塞、气缸或液柱为研究对象，对其进行受力分析，应用平衡方程或牛顿第二定律列方程求解。从气体压强的一般计算方法，便可表明在气体状态变化中，压强变化的宏观效果

39、是力的变化。5、理想气体的内能由于理想气体，不考虑其分子间的作用力，其分子势能为零，因而理想气体的内能只由温度和分子数决定，与体积无关。例1 温度为0、质量相同的冰和水进行比较，以下说法正确的是（ ）A.它们的分子平均动能相同，水的分子势能较大B.它们的分子平均动能相同，而冰的体积比水的大，冰的分子势能较大C.它们的分子势能相同，水分子的平均动能较大D.它们的分子势能相同，冰的分子平均动能较大【分析】因为物体的内能是由物体内分子的数量及大量分子热运动剧烈程度及分子间相互作用所决定的能量，本题中水和冰的质量和温度相等，即它们具有相同的分子数量及分子的平均动能。对于冰和水的分子势能的比较，由于涉及

40、到物态的变化，因此不能简单地从体积变化情况进行比较。但我们知道，0的冰熔化为0的水是需要吸热的，而在此过程中体积又在减小，即外界对它做功，所以其内能一定增加。又因此过程中分子的平均动能不变，故分子势能一定增加，所以水的分子势能较大。【解答】综上所述可知，温度为0、质量相同的冰和水进行比较，它们的分子平均动能相同，水的分子势能较大。【答案】A【归纳】此题要在弄清内能、分子平均动能、分子势能与温度、体积、分子数等物理量之间的关系的基础上，再将0的冰熔化为0的水时需要吸收热量这一常识与热力学第一定律相结合加以判断。例2 关于热量、温度、内能的概念，下列说法中正确的是（ ）A.物体的温度越高，含有的热

41、量越多B.物体的温度升高，一定吸收了热量C.物体放出热量、温度一定降低D.做功和热传递在改变物体内能上是等效的【分析】在热传递过程中，传递的能量的多少叫做热量。热量这个物理量是和热传递这个过程密不可分的。物体在热传递过程中，吸收或放出多个热量，就表明它增加或减少多少内能。【解答】选项A中的说法是错误的，因为没有热传递，却谈什么物体含有多少热量是不对的。B、C中的说法也是不正确的。我们知道了晶体在凝固过程中就是放出热量。而温度却保持不变，至于物体的温度升高，也可以采用做功的办法获得。【答案】D【归纳】从本题可看出，比较两个物体内能的大小，或判断物体内能如何变化，需从“做功”和“热传递”这两个方面

42、综合考虑，当物体吸热的同时对外界做功，或物体放热的同时外界以物体做功时，不能简单地根据做功或热传递某一方面情况确定出物体内能的变化情况。热量、温度、内能是学生容易混淆的几个概念，在解答上述问题时要能够弄清它们的区别与联系。例3 如图8-25-2所示，一气缸竖直倒放，气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态，现保持温度不变，把气缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则（A、D）A.气体的压强变大 B.气体的压强变小C.气体的体积变大D.气体的体积变小【分析】气体的压强可由活塞的受力平衡来确定，再由状态方程中的压强、体积、温度的关系便可判

43、断体积如何变化。【解答】当气缸竖直倒放时，分析活塞的受力，活塞受气缸内气体向下的压力和活塞的重力而平衡，由平衡条件可得此时气体的压强。当保持温度不变把气缸稍微倾斜一小角度时，再分析活塞的受力，活塞受大气斜向上的托力、缸内气体斜向下的压力和活塞的重力沿气缸壁的分力而平衡。同样由平衡条件可得此时气体的压强。可见，气体的压强变大了，而温度保持不变，气体的体积变小。【答案】A、D【归纳】压强是一个力学参量，分析和计算压强常从受力分析出发，建立力学方程来进行。专题回放例1 图8-26-3中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，

44、则在将杆缓慢向外拉的过程中（ ）A. E甲不变，E乙减小B. E甲增大，E乙不变C. E甲增大，E乙减小D. E甲不变，E乙不变【分析】因为气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，将拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞对甲气做正功，乙气体对活塞做了功，根据热力学第一定律，甲室中气体的内能增加，乙室中气体的内能减少。【答案】C。【归纳】本题考查了热力学第一定律的应用，不少学生对气体做功问题不会分析，故而不能正确解答。例2 一定质量的理想气体（ ）A.先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B.先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于起始体积C.先等容升温，再等压压缩，其温度有可能等于起始温度D.先等容加热，再绝

45、热压缩，其内能必大于起始内能【分析】此题研究对象是理想气体，可根据理想气体状态方程和热力学第一定律对理想气体的压强、体积温度及内能变化作出判断。【解答】根据理想气体的状态方程，可判断出A、B、C三选项中C是正确的；再根据热力学第一定律对D选项做出判断，先等容加热，再绝热压缩，即先让气体吸收热量，再对气体做功，气体的内能必增加，故D正确。【答案】C、D【归纳】本题考查了理想气体的状态方程和热力学第一定律的应用，尽管新的考纲对理想气体的状态方程不作要求，但要求知道气体的体积、温度、压强之间的关系，实际上也就是要知道理想气体的状态方程，对此在复习中要注意把握。例3 在一密封的啤酒瓶中，下方为溶有CO

46、2的啤酒，上方为纯CO2气体，在20时，溶于啤酒中的质量，上方气体状况CO2的质量压强p0=1标准大气压，当温度升高到40时，啤酒中溶解的CO2质量有所减少，变为mA=mAm，瓶中气体CO2的压强上升到p1。已知：，啤酒的体积不因溶入CO2而变化，且不考虑容器体积和啤酒体积随温度的变化。又知对同种气体，在体积不变的情况下与m成正比。试计算p1等于多少标准大气压（结果保留两位有效数字）。【分析】此题的研究对象是溶入啤酒中的和未溶入两部分CO2气体，利用题中所给的两部分CO2气的质量与压强的关系及CO2气的总质量一定的条件便可求出p1。【解答】在40时，溶入啤酒的CO2的质量为：mA=mAm，因质

47、量守恒，气体CO2的质量为mB=mbm，由题设由于对同一种气体，体积不变时，与m成正比，可得，由以上各式解得计算得 p1=1.6atm.【答案】p1=1.6atm.【归纳】新考纳虽对气态方程不作要求，但气体问题仍会以一种情景题或信息题的形式出现在高考中。探究延伸例 历史上有不少人都想设计一种机器，他们希望这种机器不消耗任何能量和燃料，却能源源不断地对外做功。这种机器被称为“永动机”，图8-26-4就是一个“永动机”的设计方案，轮子中央有转动轴，活动短杆外端都装有铁球，设计者说：右边的球离轴远，力矩较左边的大，轮子会沿箭头方向不停地转动下去。请你思考一下，评论设计者这种观点对不对。【分析】仔细观

48、察一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽然小，但是球的个数多。于是轮子不会持续转动下去，只会摆动几个就停下来了，所以设计者的想法不会实现。【解答】这种想法是不科学的，因为它违反了能量守恒定律。【答案】此观点不对。【点评】此方案仅从力或力矩的角度去分析不易看清楚其可行性，但从能量的角度去分析那是不可能实现的。热力学第一定律又可表述为：第一类永动机（不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功）是不可能实现的。随堂闯关1、下列叙述中正确的是（B、C）A.物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关B.物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C.物体体积改变，

49、内能可能不变D.物体在压缩时，分子间存在着斥力，不存在引力【提示】理想气体体积变化时，内能不变。2、在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来。其中主要原因是（ D ）A.软木塞受潮膨胀B.瓶口因温度降低而收缩变小C.白天气温升高，大气压强变大D.瓶内气体因温度降低而压强减小【提示】若瓶内原先装的就是冷水，则无此现象出现。表明此现象是由温度引起的。3、金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物。有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（ A ）A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞C.缓慢向里推活塞D.缓慢向外拉活塞【提示】迅速推可看作绝热过程，缓慢推就有充分时

50、间发生热传递。4、图8-26-5中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带有阀门K的管道相连。整个装置与外界绝热。原先，A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中（ D ）A.大气压力对水做功，水的内能增加B.水克服大气压力做功，水的内能减少C.大气压力对水不做功，水的内能不变D.大气压力对水不做功，水的内能增加【提示】大气压通过两边活塞对水做功代数和为0，水的重力势能转化为内能。5、已知，如图8-26-6所示，用长为0.4m的细绳将一个2kg的木块悬挂于天花板上，一颗10kg的铅弹从水平方向射中木块，且

51、留在木块内，木块在摆动过程中的最大摆角为60，设增加的内能中有50%使铅弹温度升高，则铅弹温度升高了多少度？铅的比热为1.3102J/（kg）【提示】只在铅弹射入木块的短暂过程，系统机械能损失；在木块摆动过程中系统机械能守恒。所以 。50%E=cmt.代入数据得 t=306【答案】3066、“奋进号”航天飞机进行过一次太空飞行，其主要任务是给国际空间站安装太阳能电池板。该太阳能电池板长L=73m，宽d=12m，将太阳能转化为电能的转化率为=20%，已知太阳的辐射总功率为P0=3.831026W，地日距离为R0=101011m，国际空间站离地面的高度为h=370km，它绕地球做匀速圆周运动约有一

52、半时间在地球的阴影内，所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内。由以上数据，估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少？【提示】由于国际空间站离地面的高度仅为地球半径的约二十分之一，可认为是近地卫星；h远小于R0，因此它离太阳的距离可认为基本不变，就是地日距离R0。太阳的辐射功率应视为均匀分布在以太阳为圆心，地日距离为半径的球面上，由此可以算出每平方米接收到的太阳能功率（该数据被称为太阳常数）再由电池板的面积和转化率，可求出其发电时的电功率P=I0Ld=2.6105W。由于每天只有一半时间可以发电，所以平均功率只有发电时电功率的一半，即130kW。【答案】130kW。课后测试一、选择题1、关于温度的概念，下述说法中正确的是（ A ）A.温度是分子平均动能