【学案与测评】高中物理 热学 鲁科选修32

考纲点击,1.分子动理论的基本观点和实验依据 2.阿伏加德罗常数 3.气体分子运动速率的统计分布 4.温度是分子平均动能的标志，内能 5.固体的微观结构、晶体和非晶体 6.液晶的微观结构 7.液体的表面张力现象 7.液体的表面张力现象 8.气体实验定律 9.理想气体 10.饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 11.相对湿度 12.热力学第一定律 13.能量守恒定律 14.热力学第二定律 15.中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位，包括摄氏度()、标准大气压实验：用油膜法估测分子大小 1.新课标地区的高考中对热学部分的要求有所降低，对本部分的考查内容比较集中，分子动理论、热力学定律、考考查的重点能量守恒定律、气体实验定律等内容是高2.热力学第一定律与理想气体状态方程定性分析可能综合考查3.根据新课标地区的不同考查形式有所差别，可以是选择题、填空题，也可以是计算题4.本部分特点是容量大、综合性强，联系生活、生产比较密切，因此要注意与实际结合的题目.备考导读 第第1节分子动理论内能节分子动理论内能 一、物体是由大量分子组成的1.分子体积很小；直径的数量级是1010m.油膜法估测分子直径：d V/S(V为油滴体积，S为水面上形成的单分子油膜的面积)2.分子质量很小：一般分子质量的数量级是1026kg.3.分子数目很多(1)阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质含有微粒数相同，这个数的测量值NA6.021023mol1.(2)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁其中密度 ，但要切记m/V是没有物理意义的 4.微观量的估算方法(1)灵活运用两种微观模型对液体、固体来说，可以将分子看成是一个个紧挨在一起的小球，也可认为这些分子是一个个紧密排列的立方体球体模型：分子的直径为d .立方体模型：分子的直径为d .这两种分子模型计算出的直径数量级相同(2)牢记一个桥梁阿伏加德罗常数NA是一个联系宏观与微观的桥梁如作为宏观量的摩尔质量M、摩尔体积Vmol、密度和作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来.一个分子的质量：m M/NA.一个分子所占的体积：V0V mol/NA(在固体、液体中可近似为一个分子的体积)1 mol物质的体积：VmolM/.单位质量的物体中所含的分子数：nNA/M.质量为m的物体所含的分子数：n mNA/M.单位体积的物体中所含的分子数：n NA/M.(3)注意一个问题由于固体和液体中分子间距离较小，可以近似地认为分子是紧密地排列在一起的，那么若用Vmol表示摩尔体积，即NA个分子所具有的总体积，显然Vmol/NA就可以表示每个分子的体积而气体分子间的距离很大，用Vmol/NA只能表示每个气体分子平均占据的空间，而不是表示分子的体积，那么 就可以表示气体分子间的平均距离了对于气体，其分子不是紧密排列，可根据总体积和分子数求出每个分子占有的体积，应使用立方体模型，则立方体的边长d 就是两分子之间的距离，而非分子直径二、分子的热运动1.扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象，温度越高，扩散现象越明显2.布朗运动(1)概念：在显微镜下看到的悬浮在液体(或气体)中的固体微小颗粒的永不停息的无规则运动叫做布朗运动(2)规律：颗粒越小，运动越显著；温度越高，运动越剧烈3.分子的热运动：把分子的无规则运动叫做热运动布朗运动热运动 活动主体 固体微小颗粒 分子 区别固体微小颗粒,分子区别,是微小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动 是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点 都是永不停息地无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的 联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映 三、分子之间的相互作用力 分子之间同时存在引力和斥力，如图所示，分子引力和分子斥力的大小都跟分子之间的距离有关，都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得快；都随分子间距离的减小而增大，但斥力增大得快分子力是分子引力和分子斥力的合力 分子力是斥力还是引力的分界点是rr0.当rr0时f引f斥分子力F0.当rr0时，f引f斥，分子力表现为引力当rr0时，f引10r0时，f引、f斥都十分微弱，分子力可以忽略不计 四、温度与温标1.热平衡：两个不同温度的热学系统相互作用，最后两个系统都具有相同的温度，我们说这两个系统达到了热平衡一切热平衡系统都具有相同的温度2.温度的两种意义宏观上表示物体的冷热程度微观上标志着分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志3.两种温标(1)摄氏温标：单位为摄氏度，符号.在1个标准大气压下，冰的熔点作为0，水的沸点作为100.(2)热力学温标：单位为开尔文，符号为K.把273.15 作为0 K,0 K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动可以无限接近，但永远不能达到(3)两种温度的关系：Tt273.15 K和Tt，其中两种单位制中每一度的间隔是相同的五、物体的内能1.分子动能(1)做热运动的分子具有的动能叫做分子动能(2)温度是大量分子平均动能的标志，温度越高分子的平均动能越大，对个别分子来讲没有意义(3)温度相同的不同种类的物质，它们分子的平均动能相同，但由于不同种类物质的分子质量一般不等，所以它们分子的平均速率一般不同(4)分子的平均动能与物体宏观机械运动的速度、动能无关2.分子势能(1)分子间由于存在相互作用而具有的，大小由分子间相对位置决定的能叫做分子势能(2)分子势能改变与分子力做功的关系：分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加；分子力做多少功，分子势能就改变多少分子势能与分子间距的关系如图所示当rr0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增加当rr0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增加当rr0时，分子势能最小，选两分子相距无穷远时的分子势能为零，则rr0时，分子势能为负值对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小 3.物体的内能(1)物体所有分子热运动动能和分子势能的总和叫做物体的内能任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关(2)物体的内能的决定因素宏观因素：温度(T)、体积(V)、物质的量(n)微观因素：分子的平均动能、分子间距离和物体内部的分子总数物体的内能与物体宏观的机械运动状态无关4.内能与机械能的比较项目 内能机械能对应的运动形式 热运动机械运动决定因素,物质的量、物体的温度、体积及物态,物体做机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变大小 是否为零永远不等于零 一定条件下可以等于零 联系在一定条件下可以相互转化 阿伏加德罗常数及微观量的估算【点拨】注意到阿伏加德罗常数的“桥梁”作用，及固、液、气体的结构特征：固体和液体分子可以忽略分子间的间隙，而气体分子间的间隙不能忽略【答案】B布朗运动和分子热运动的比较(2009北京卷)做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示图中记录的是()A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线【点拨】(1)布朗运动是宏观颗粒的运动(2)布朗运动反映了分子热运动的无规则性【解析】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，而非分子的运动，故A错误；布朗运动是无规则的，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度时间图线，故C错误，D正确【答案】D2.观察布朗运动时，下列说法正确的是()A.温度越高，布朗运动越明显B.大气压强的变化对布朗运动有较大影响C.悬浮颗粒越大，布朗运动越明显D.布朗运动就是构成悬浮颗粒的物质的分子热运动【解析】液体分子不停地做无规则的运动，不断地撞击微粒，当液体温度升高时，液体分子的运动速度就大，因而对微粒的碰撞作用就强，布朗运动就越明显，大气压强的变化对布朗运动没有影响另外微粒的大小对布朗运动的激烈程度也有影响，当微粒很小时，在某一瞬间跟它碰撞的分子个数就少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，布朗运动也就越明显；微粒较大时，在某一瞬间跟它碰撞的分子个数就多，撞击作用的不平衡性表现得越不明显，可以认为撞击作用几乎平衡，因而布朗运动就不明显，甚至观察不到由此可以判断选项A正确【答案】A分子力、分子势能及物体的内能分子力、分子势能及物体的内能(高考改编题)如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是()A.当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时，分子间的作用力表现为引力C.当r等于r2时，分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功【点拨】注意分子间距跟分子力、分子势能的关系【解析】分子间距等于r0时分子势能最小，即r0r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A、B错误，C正确在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误【答案】C3.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点为r3的位置虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况若把乙分子由静止释放，则乙分子()A.从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动B.从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动C.从r3到r1，分子势能先减少后增加D.从r3到r1，分子势能先增加后减少【解析】由题图可知分子在r3到r1之间分子力表现为引力，乙分子做加速运动，在r1到O之间分子表现为斥力，乙分子做减速运动，所以从r3到r1，分子势能一直减少，从r1到O分子势能一直增加，故A选项正确【答案】A物体内能是对分子而言的，它是组成物体所有分子热运动的动能和分子势能的总和，它是状态量，其大小与温度、体积及物体所含分子数有关对这些理解不透彻往往容易出错下列说法中正确的是()A.温度低的物体内能小 B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D.温度低的铜块与温度高的铁块相比，分子平均动能小【错解】A，因为温度低，平均动能就小，所以内能就小，所以应选A.B，由动能公式Ekmv2可知，速率越小动能就越小，而温度低的物体分子平均动能小，所以速率也小，所以应选B.C，由加速运动的规律我们了解到，物体的速度大小由初速度、加速度和时间决定，随着时间的推移，速度越来越快，再由动能公式Ekmv2可知，物体动能也越来越大，所以应选C.第第2节节固体、液体与气体固体、液体与气体 一、气体1.描述气体状态的物理量研究气体的性质时，通常用温度、体积、压强等物理量来描述一定质量的气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量1.温度T(t)(1)物理意义：宏观上表示物体的冷热程度，微观上标志着物体中分子平均动能的大小(2)国际单位：开尔文，符号：K.常用单位有：摄氏度，符号.2.体积V(1)定义：气体的体积宏观上等于容器的容积，微观上则表示气体分子所能达到的空间(2)国际单位：立方米，符号：m3.且1 m3103 dm3(L)106 cm3(mL)3.压强p(1)产生原因及决定因素宏观：气体作用在器壁单位面积上的压力，大小取决于分子数密度和温度T.微观：大量气体分子无规则热运动对器壁碰撞产生的，大小取决于单位体积内的分子数(分子数密度)和分子平均速度(2)气体压强的微观解释气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大(3)国际单位：帕斯卡，符号：Pa，且1atm1.013105 Pa76 cm