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1、110328-02 高二物理课堂学习点拨主题：分子动理论一、物体是由大量分子组成的一、实验：油膜法测分子直径单分子油膜法是粗略地说明分子大小的一种方法。原理：一滴油酸在水面上尽可能散开，在水面上形成单分子油膜，其特征是单层、球形、无空隙紧密排布，如图所示，其厚度d 即表示分子直接的大小。计算： d=V/S。V表示一滴油的体积，S为一滴油酸在水面上散开的面积。测量方法： 1.算出这一滴油酸的体积V。例：将 1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。取50滴这样的溶液正好是1cm3，则 1滴这样的溶液中含有油酸的体积是310100.1501 2001mV。（当这一滴溶液滴在水面上时，
2、酒精挥发掉，剩下的即为纯油酸）2.算出这一滴油酸在水面上散开的面积S。 在水面上均匀撒上痱子粉，将这一油酸滴在水面上，会把痱子粉排开，形成一个轮廓。用制好的透明方格胶片盖在水面上，画出轮廓，数出对应的方格数，即可算出油膜的面积。二、分子的大小用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级都是10-10m。例如水分子直径是4 10-10m，氢分子直径是2.3 10-10m。三、阿伏伽德罗常数1mol 物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数 ）都相同，此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数， NA=6.02 1023个/mol。例如：水的摩尔体积是1.8 10-5m3/mol，每
3、个水分子的直径是4.0 10-10m，体积约为3.0 10-29m3。设想水分子是一个挨一个排列的，可算出1mol 水中所含的水分子数123329350100.6100.3/108.1molmmolm VVNmol。分子的质量= 摩尔质量/ 阿伏加德罗常数例如：水分子的质量kg100 .3/1002.6/1018262330molmolkgNMmA分子的体积= 摩尔体积/ 阿伏加德罗常数二、分子的热运动一、扩散现象1不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。温度越高，扩散现象越明显。扩散现象可发生在气体、液体和固体之间。2扩散现象直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动，温度越高分子
4、运动越剧烈。同时也说明了分子间有间隙。二、布朗运动1悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规则运动叫做布朗运动。2产生的原因：大量液体分子永不停息地做无规则运动，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡。3布朗运动是悬浮于液体中微粒的无规则运动，不是分子的运动。它间接反映了液体分子在不停地做无规则的热运动。4温度越高，布朗运动就越明显。表明温度越高，分子的无规则运动越剧烈。【拓展】为什么随着温度的升高微粒的布朗运动越加激烈？【解析】温度升高，液体分子运动的平均动能增大，对微粒的碰撞次数将增加，而且每次撞击作用将增强，使得微粒受到来自各方向的液体分子的撞击作用的不平衡现象加剧，布朗运动越激烈。三、分子的热
5、运动扩散现象和布朗运动都表明分子在永不停息地作无规则的运动，而且温度越高，分子的无规则运动就越激烈。物体的温度高低是与内部分子无规则运动的剧烈程度直接相关的。物理学中把物体内部大量分子的无规则运动称为热运动。【拓展】 从较暗的房间里观察到入射阳光的细光束中有悬浮在空气里的尘埃微粒在左右上下游动，尘埃微粒的运动是布朗运动吗？为什么？1从微粒运动的原因看。布朗运动的微粒是由于受到周围作无规则运动的液体分子的撞击，且来自各个方向撞击的不均衡而引起的。阳光中的尘埃微粒的运动是由于受到空气气流的冲击形成的（气流运动不是空气分子的无规则热运动）。?2从观察方式看。布朗微粒是很小的，需要在显微镜里观看，尘埃
6、粒子在阳光下肉眼就可见了，这样大的颗粒，就是受到周围作无规则热运动的空气分子的撞击，也无法呈现出布朗运动来的。?3从观察到的情景看。布朗运动的微粒是无规则运动的，随着周围分子撞击次数的变化，微粒会很快地改变运动方向。而在阳光下的尘埃粒子的运动是随气流一起运动的，方向改变要缓慢得多，且由于尘埃受重力作用，总趋势是向下的。三、分子间的作用力1、分子间存在相互作用的引力（如：压紧的铅块结合在一起，它们不易被拉开）。2、分子间存在相互作用的斥力（如：固体和液体很难被压缩）。3、分子间的引力和斥力同时存在，实际表现的分子力是分子引力和斥力的合力。注意：压缩气体也需要力，不说明分子间存在斥力作用。压缩气体
7、时需要的力用于反抗大量气体分子频繁撞击容器壁（活塞）时对容器壁（活塞）产生的压力4、分子间相互作用力是由原子内带正电的原子核和带负电的电子相互作用引起的。5、图示分析：图 1：当 r=r0时， F引=F斥，分子处于平衡位置。其中r0为分子直径，约为10-10m。图 2：当 rr0时， F引F斥，对外表现的分子力F 为引力。图 4：当 r 10r0时，分子力F=0。四、温度和温标一、平衡态与状态参量1、物理学中，把所研究的对象称为系统。系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互作用。2、描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量。 物理学中，为了描述系统的状态，用体积V 描述它
8、的几何性质，用压强P 描述力学性质用温度T 描述热学性质等等。V、P、 T 即为系统的状态参量。3、系统所有宏观性质不随时间变化时的状态称为平衡态。 一个物理学系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定。热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。二、热平衡与温度1、热平衡：两个系统在接触时它们的状态参量不发生变化，它们具有了某个“共同性质”，我们就说这两个系统处于热平衡状态。2、热平衡定律（热力学第零定律）：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平 衡。3、温度
9、：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”，我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理。系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。三、温度计与温标1、定量描述温度的方法叫做温标温标的建立包含三个要素：测温物质；规定测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系；确定固定点即温度的零点和分度方法2、热力学温度：热力学温标表示的温度，是国际单位制中七个基本物理量之一。 符号： T，单位：开
10、尔文，简称：开，符号：K3、热力学温标与热力学温度T 的关系： Tt+273.15 K 4、说明：是摄氏温度，但不是国际制单位。温度的国际制单位是开尔文，符号为K在相关热力学计算中，一定要将温度单位转换为热力学温度即开尔文。物体温度变化l与变化l K 的变化量是等同的，但l l K 。五、内能一、分子动能1、分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能2、平均动能：物体里所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能的标志。3、温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同4、温度的宏观含义：表示物体的冷热程度温度的微观含义（分子动理论的观点）：是
11、分子热运动的平均动能的标志，温度越高，平均动能越大。5、分子的平均动能与物体运动的动能无关。二、分子势能1、分子势能：由于分子间存在相互作用力，并由它们的相对位置决定的能。2、分子力做正功时，分子势能减少；分子力做负功时，分子势能增加3、决定分子势能的因素宏观：分子势能跟物体的体积有关微观：分子势能跟分子间距离有关4、一般选取两分子间距离很大（r10r0）时，分子势能为零rr0，分子力为引力，两分子逐渐靠近至r0，分子力做正功，分子势能减小rr0，分子力为斥力，两分子间距增大至r0，分子力做正功，分子势能减小rr0，分子势能最小5、 rr0，分子势能随r 增大而增大，与弹簧拉伸相似； rr0，
12、分子势能随r 减小而增大，与弹簧压缩相似；r=r0分子势能最小。三、内能1、物体中 所有分子 做热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。2、内能和物体的温度和体积有关，还和物体所含的分子数及物态有关。3、任何物体都具有内能。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。四、内能和机械能内能是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能，内能中的动能和势能是物体内分子的全部动能和势能。机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能，机械能中的动能和势能为物体的动能和势能。机械能可以为零；内能不为零。一个具有机械能的物体，同时也具有内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能。但
13、内能和机械能可以转化。六、习题解析例题 1若已知阿伏伽德罗常数NA、物质的摩尔质量M、摩尔体积Vmol，则可以计算出（ABD ）A固体物质分子的大小和质量B液体物质分子的大小和质量C气体分子的大小和质量D气体分子的质量和分子间的平均距离【解析】每个分子的质量为M / NA。对于固体和液体，其分子间距较小，可近似认为分子是紧密地排列在一起的，则每个分 子的体积为Vmol / NA。对气体而言，分子间的距离很大，用Vmol / NA只能表示每个气体分子平均占据的空间，而不能表示气体分子的体积。将分子简化为立方体模型，则3/AmolNV表示固体和液体分子的直径（大小），对气体分子就是分子间的平均距离
14、了。例题 2在标准状况下，氢气分子间的距离为多大？【解析】氢气在标准状态下，摩尔体积Vmol=22.4L/mol=22.410-3 m3/mol，则每个氢分子所占据的空间V0=Vmol/NA=22.4 10-3/6.02 1023=3.72 10-26m3。把这个空间看出是立方体模型，则边长等于相邻两立方体的中心间距，即两个氢气分子的距离，mVd93-263 01034. 3103.72。【点评】从计算的氢气分子间距的数量级看，比分子直径（10-10m）大一个数量级，因此，气体分子本身体积可不考虑。同时，分子间存在着相互的引力和斥力，当分子间距r= 10r0=109m 时，分子间的作用力等于零
15、，因此，气体分子间的作用力可不考虑。这也说明在压缩气体有时需要较大的力，并不是因为气体分子间的斥力，而是用这个力来克服大量气体分子频繁撞击容器壁产生的压力。例题 3关于分子间相互作用力的以下说法正确的是（D ）A分子间同时存在着引力和斥力，分子间斥力实质为电荷之间的库仑力，分子间引力实质为万有引力B当分子间距离rr0时，分子间的分子力为零，此时分子间没有相互作用力C当 rr0时， r 增大，分子间斥力、引力都增大，但斥力增加更快，故分子间作用力体现为斥力D当 rr0时，r 增大，分子间引力减小，斥力也减小，但斥力比引力减小得更快，故分子间作用力表现为引力，且分子力随着分子间距r 从 r0的增大
16、而先增大后减小直到为零【解析】 从本质上讲，分子力属于电荷之间的相互作用力，分子间的斥力主要是不同分子的原子核所带的正电荷之间的库仑斥力，而分子间的引力则是不同分子的原子核所带的正电荷与电子所带的负电荷之间的库仑引力。与这两种电荷之间的相互作用力相比，分子之间的万有引力的影响可以忽略。无论是分子间的引力还是斥力都随着分子间距离的减小而增大，随着分子间距离的增大而减小，只不过斥力比引力变化得快。由于分子力指的是分子间引力和斥力的矢量和，因而， 当 rr0时，只是引力和斥力的矢量和为零(引力与斥力大小相等、方向相反 )，此时分子间的引力和斥力均不为零。当分子间距离r10 r0 (即可认为此时r) 时，分子间的引力、斥力均趋近于零，这时才能说分子间无相互作用力。例题 4下列说法正确的是（D ）A分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B物体内分子势能由物体的温度和体积决定C物体的速度增大时，物体的内能增大D物体的动能减小
