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1、第第1 1讲分子动理论内能讲分子动理论内能第十四第十四章章内容索引0102强基础强基础 固本增分固本增分研考点研考点 精准突破精准突破课程标准1.了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。通过实验,了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。2.了解分子运动速率的统计分布规律,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。课程标准6.通过实验,了
2、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。通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律核心素养试题情境生活实践类高压锅、气压计、湿度计、海浪发电机、蛟龙号深海探测器、喷雾器、火罐、拔罐等学习探索类分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律、热力学定律、油膜法测分子直径实验、探究等温情况下一定气体压强与体积的关系强基础强基础
3、 固本增分固本增分一、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗一、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数常数 二、分子运动速率分布规律二、分子运动速率分布规律1.气体分子运动的特点:气体分子间距较大,分子力可以忽略,因此可以认为气体分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满整个空间。2.气体的压强(1)产生原因:由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的作用力。(2)决定因素:气体分子的平均速率和数密度。易错辨析判一判(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。()(2)温度越高,布朗运动越剧烈。()(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。()三、内能三、内
4、能1.分子的动能(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的动能的平均值,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。2.分子的势能(1)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,即分子势能。(2)分子势能的影响因素微观上:分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的;宏观上:分子势能与物体的体积有关。3.物体的内能(1)物体的内能等于物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和。(2)对于给定的物体,其内能大小与温度和体积有关。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。易错辨
5、析判一判(4)温度升高,所有分子运动的速率都变大。()(5)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。()教材情境想一想阅读人教版教材选择性必修第三册P3“演示:用显微镜观察炭粒的运动”,请分析判断,小炭粒做无规则运动的原因是什么?提示原因是液体分子对小炭粒的不平衡撞击。研考点研考点 精准突破精准突破考点一考点一微微观量的估算量的估算(师生共研生共研)1.分子模型2.宏观量、微观量以及它们之间的关系的理解3.微观量估算的三点注意(1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用,依据分子数N与摩尔数n之间的关系N=nNA,并结合密度公式进行分析计算。(2)注意建立立方体分子模型或球
6、体分子模型,通常把固体、液体分子模拟为球形或立方体形,气体分子所占据的空间可模拟为立方体模型。(3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质,分子之间的距离远大于分子的大小,气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小。典例.科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol,其分子可视为半径为310-9m的球,已知阿伏加德罗常数为6.01023mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)思维点拨根据分子模型,先计算一个分子的体积,再计算摩尔体积,根据密度公式可计算结果(注意
7、有效数字)。答案1103kg/m3对点演练1.(2022山东潍坊测评)肺活量检测是中学生体质检测中的一项重要内容。肺活量指一次尽力吸气后,再尽力呼出的气体量。在某次体质检测中发现某男同学肺活量为3500mL,在呼出的气体中水蒸气大约占总体积的6%。已知此时水蒸气的密度=0.6kg/m3,水蒸气的摩尔质量M=18g/mol,阿伏加德罗常数NA=61023mol-1。关于该同学这次呼出的气体,下列说法正确的是()A.水蒸气的体积为2.110-3m3B.含有的水分子的物质的量为0.07molC.含有的水分子的数量为4.21021个D.含有的水蒸气的质量为1.2610-2g答案C解析由题意可知一次呼出
8、的水蒸气的体积V=350010-66%m3=2.110-4m3,A错误;一次呼出的水蒸气的质量m=V=0.62.110-4kg=1.2610-4kg=0.126g,含有的水分子的物质的量n=mol=0.007mol,B、D错误;含有的水分子的数量N=nNA=0.00761023个=4.21021个,C正确。2.在标准状态下,有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气,已知水的密度为,阿伏加德罗常数为N,水的摩尔质量为M,在标准状态下水蒸气的摩尔体积为Vm,则V体积水内有个水分子,V体积水蒸气内有个水分子;水蒸气内相邻两个水分子之间的平均距离与水内相邻两个水分子之间的平均距离的比值为。考
9、点二考点二布朗运布朗运动与分子与分子热运运动、分子速率分布、分子速率分布(自主探究自主探究)1.扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动,发生在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2.气体的分子动理论(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。(2)气体分子的速率分
10、布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。(3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的,但向各个方向运动的机会均等。(4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。对点演练3.(2023山东日照质检)取一滴用水稀释的碳素墨汁,滴在载玻片上,盖上盖玻片,放在高倍显微镜下,观察到小炭粒做无规则的运动。下列说法正确的是()A.小炭粒的运动是扩散现象B.水的温度为0时,小炭粒静止不动C.小炭粒越小,运动越明显D.小炭粒与水分子之间的斥力推动着它做无规则的运动答案C解析小炭粒是固
11、体微粒,它的运动是由水分子的撞击引起的,故它的运动是布朗运动,不是扩散现象,故A、D错误;水的温度为0时,水分子不会停止热运动,则小炭粒不会停止运动,故B错误;小炭粒越小,表面积越小,同一时刻撞击小炭粒的水分子越少,受到的力越不平衡,小炭粒运动越明显,故C正确。4.如图所示为两分子的分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,对此,以下说法正确的是()A.当rr1时,分子间的引力大于斥力B.固体相邻分子间的距离约等于r1C.液体存在表面张力是因为表面层中相邻分子的平均间距大于r2D.将分子间距由r1增大到r2,分子间引力与斥力的合力会变大答案C解析分子间的距离为平衡距离时,分子势能最小,所以图像中r
12、2为平衡距离,当rr1时,分子间的引力可能大于斥力,也可能小于斥力,A错误;固体相邻分子间的距离约等于平衡距离r2,B错误;液体存在表面张力是因为表面层中相邻分子间的引力大于斥力,所以平均间距大于r2,C正确;将分子间距由r1增大到r2,分子间引力与斥力的合力会变小,D错误。考点三考点三分子力、分子分子力、分子势能及物体的内能能及物体的内能(自主探究自主探究)1.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线项目分子间的相互作用力F分子势能Ep随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引F斥,F表
13、现为引力r增大,引力做负功,分子势能增加r减小,引力做正功,分子势能减少r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零2.物体的内能与机械能的比较项目内能机械能定义物体内所有分子的动能和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,恒不为零可以为零测量无法测量。其变化量可由做功和热传递来量度可以测量转化在一定条件下可相互转化对点演练5.(多选)对于实际的
14、气体,下列说法正确的是()A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变答案BD解析气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的分子势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确。6.(多选)(2023广东七校联考)关于分子动理论,下列说法正确的是()A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.当分子间的引力大于斥
15、力时,宏观物体呈现固态;当分子间的引力小于斥力时,宏观物体呈现气态C.随着分子间距离的增大,分子间的相互作用力一定先减小后增大D.随着分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大答案AD解析墨水中小炭粒的运动是大量水分子对它的撞击作用力不平衡导致的,该运动没有规则,反映了液体分子运动的无规则性,A正确;气态物体分子间距离较大,分子引力大于斥力,但物态并不是只由分子间作用力决定的,B错误;当分子间距离为r0时分子间作用力为零,所以当分子间距离从大于r0处增大时分子力可能先增大后减小,C错误;当分子间距离等于r0时分子势能最小,从距离小于r0处增大分子之间的距离,则分子势能先减小后增大,D正确。7.
16、(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示,则下列说法正确的是()A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速B.分子Q在C点时分子势能最小C.分子Q在C点时加速度大小为零D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大答案BCD解析分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点的分子势能最小,选项A错误,B正确;分子Q在C点时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点的过程中,分子间作用力表现为引力,先增大后减小,然后到C点左侧时分子力表现为斥力,逐渐变大,故加速度先增大后减小再增大,选项D正确。
