高考物理總復(fù)習(xí) 第13章 第1課時(shí) 分子動理論 內(nèi)能課件.ppt

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第1課時(shí) 分子動理論 內(nèi)能,【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】 1.掌握分子動理論的內(nèi)容，并能應(yīng)用分析有關(guān)問題.2.理解溫度與溫標(biāo)概念，會換算攝氏溫度與熱力學(xué)溫度.3.理解內(nèi)能概念，掌握影響內(nèi)能的因素．,一、分子動理論 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．請你通過一個(gè)日常生活中的擴(kuò)散現(xiàn)象來說明：溫度越高，分子運(yùn)動越激烈． 【答案】將一滴紅墨水分別滴入等量的冷水和熱水中，你會發(fā)現(xiàn)熱水變?yōu)橐槐鶆蚣t水的速度快．,2．請描述：當(dāng)兩個(gè)分子間的距離由小于r0逐漸增大，直至遠(yuǎn)大于r0時(shí)，分子間的引力如何變化？分子間的斥力如何變化？分子間引力與斥力的合力又如何變化？ 【答案】本題可借助分子力隨分子間距離的變化圖線來描述．由圖中曲線可以看出，兩個(gè)分子間的距離由小于r0逐漸增大，直至遠(yuǎn)大于r0，這個(gè)過程可分成三個(gè)階段．,,第一階段，由小于r0逐漸增大到等于r0的過程，引力和斥力均減小，斥力比引力減小得快．由于斥力大于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為斥力且合力值逐漸減小，兩分子間距離等于r0時(shí)，合力為零．第二階段，由r0逐漸增大到合力表現(xiàn)為引力最大值時(shí)所對應(yīng)的分子間距離的過程，引力和斥力均減小，斥力小于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為引力而且合力值逐漸增大．第三階段，由合力為引力最大值時(shí)兩分子間的距離到10r0的過程，斥力和引力均減小，斥力仍比引力減小得快，斥力小于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為引力，但合力值逐漸減?。?[知識梳理] 1．物體是由____________組成的 (1)多數(shù)分子大小的數(shù)量級為________m. (2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為________ kg. 2．分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動 (1)擴(kuò)散現(xiàn)象：由于分子的無規(guī)則運(yùn)動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象．溫度越______，擴(kuò)散越快． (2)布朗運(yùn)動：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的________的永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動．布朗運(yùn)動反映了_______________的無規(guī)則運(yùn)動．顆粒越____，運(yùn)動越明顯；溫度越______，運(yùn)動越劇烈．,大量分子,10－10,10－26,高,固體顆粒,液體內(nèi)部的分子,小,高,3．分子間存在著相互作用力 (1)分子間同時(shí)存在________和________，實(shí)際表現(xiàn)的分子力是它們的________． (2)引力和斥力都隨著距離的增大而________，但斥力比引力變化得______．,引力,斥力,合力,減小,快,二、溫度和溫標(biāo) [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 天氣預(yù)報(bào)某地某日的最高氣溫是27 C，它是多少開爾文？進(jìn)行低溫物理的研究時(shí)，熱力學(xué)溫度是2.5 K，它是多少攝氏度？ 【答案】300.15 K －270.65C,[知識梳理] 1．溫度 溫度在宏觀上表示物體的________程度；在微觀上是分子熱運(yùn)動的________的標(biāo)志． 2．兩種溫標(biāo) (1)比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)：兩種溫標(biāo)溫度的零點(diǎn)不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)值________，但它們表示的溫度間隔是________的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT. (2)關(guān)系：T＝___________.,t＋273.15 K,冷熱,平均動能,不同,相同,三、物體的內(nèi)能 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．有甲、乙兩個(gè)分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個(gè)過程中，分子勢能的變化情況是( ) A．不斷增大 B．不斷減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大 【答案】D,【解析】分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系和彈簧相似，即分子力做正功分子勢能減小，分子力做負(fù)功分子勢能增加．當(dāng)乙分子由無窮遠(yuǎn)處向r0移動時(shí)，分子力做正功，分子勢能減??；當(dāng)乙分子由r0向甲分子繼續(xù)靠近時(shí)，要克服分子斥力做功，分子勢能增大．所以移動的整個(gè)過程，分子勢能是先減小后增大．也可知當(dāng)分子間的距離為r0時(shí)，分子勢能最?。绢}正確選項(xiàng)為D.,2．氫氣和氧氣的質(zhì)量、溫度都相同，在不計(jì)分子勢能的情況下，下列說法正確的是( ) A．氧氣的內(nèi)能較大 B．氫氣的內(nèi)能較大 C．兩者的內(nèi)能相等 D．氫氣分子的平均速率較大 【答案】BD,【解析】氫氣與氧氣的溫度相同，分子的平均動能相同，由于氧分子質(zhì)量比氫分子質(zhì)量大，所以氫分子的平均速率更大．又因?yàn)閮煞N氣體的總質(zhì)量相等，氫分子質(zhì)量比氧分子質(zhì)量小，所以氫分子數(shù)大于氧分子數(shù)，氫氣的分子動能總和大于氧氣的分子動能總和，由于不計(jì)分子勢能，所以氫氣的內(nèi)能更大．,[知識梳理] 1．分子的平均動能：物體內(nèi)所有分子動能的平均值叫作分子的平均動能．________是物體分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子做熱運(yùn)動的平均動能越______． 2．分子勢能：由分子間的相互作用和相對位置決定的勢能叫分子勢能．分子勢能的大小與物體的________有關(guān)． 3．物體的內(nèi)能：物體中所有分子的熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能．物體的內(nèi)能跟物體的________和________都有關(guān)系．,溫度,大,體積,溫度,體積,【答案】決定物體內(nèi)能大小的因素是：摩爾數(shù)、溫度和體積，而對于一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能只與溫度和體積有關(guān)，因此，內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量．,考點(diǎn)一 微觀量估算的基本方法,【典例剖析】 例1 油滴在水面上形成如圖1示的單分子油膜，可估測分子大小，用該方法估測油酸分子大小，需要測量油酸的( ) A．質(zhì)量和密度 B．體積和密度 C．質(zhì)量和體積 D．體積和油膜面積,方法提煉 1．求解估算問題的關(guān)鍵是選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ停?2．阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量(如體積、密度、質(zhì)量)和微觀量(如分子直徑、分子體積、分子質(zhì)量)的橋梁，用它可以估算分子直徑、分子質(zhì)量以及固體或液體分子的體積．,跟蹤訓(xùn)練1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的摩爾體積為V0＝22.4 L/mol，請估算教室內(nèi)空氣分子的平均間距d.設(shè)教室內(nèi)的溫度為0 ℃，阿伏加德羅常數(shù)NA＝61023 mol－1.(要寫出必要的推算過程，計(jì)算結(jié)果保留1位有效數(shù)字) 【答案】見解析,【考點(diǎn)解讀】,考點(diǎn)二 布朗運(yùn)動和分子熱運(yùn)動的比較,特別提醒 1.擴(kuò)散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運(yùn)動，并且可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間． 2．布朗運(yùn)動不是分子的運(yùn)動，是液體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映．,【典例剖析】 例2 關(guān)于分子運(yùn)動，下列說法中正確的是( ) A．布朗運(yùn)動就是液體分子的熱運(yùn)動 B．布朗運(yùn)動圖中的不規(guī)則折線表示的是液體分子的運(yùn)動軌跡 C．當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力可能減小，也可能增大 D．物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動能不一定改變,解析 布朗運(yùn)動是懸浮顆粒的運(yùn)動，布朗運(yùn)動圖中的不規(guī)則折線是將間隔相等時(shí)間描出的點(diǎn)用直線連接起來得到的，不表示液體分子的運(yùn)動軌跡，A、B均錯(cuò)；當(dāng)分子間的距離在r0附近且變小時(shí)，分子間作用力如果表現(xiàn)為引力，則分子力減小，分子間作用力如果表現(xiàn)為斥力，則分子力增大，C對；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動能一定改變，D錯(cuò)． 答案 C,跟蹤訓(xùn)練2 (2013廣州二模)PM2.5是指直徑小于2.5微米的顆粒，其懸浮在空氣中很難自然沉降到地面．則關(guān)于空氣中的PM2.5，下列說法正確的是( ) A．不受重力作用 B．其運(yùn)動不是分子熱運(yùn)動 C．相互作用力表現(xiàn)為分子斥力 D．顆粒越大，無規(guī)則運(yùn)動越明顯 【答案】B,【解析】本題考查分子動理論、布朗運(yùn)動等知識點(diǎn)，意在考查考生對分子動理論、布朗運(yùn)動等知識的理解．地球周圍的物體均受到重力作用，A錯(cuò)，PM2.5是指直徑小于2.5微米的顆粒，不是分子，B對、C錯(cuò)；布朗運(yùn)動中，顆粒越小，無規(guī)則運(yùn)動越明顯，D錯(cuò)．,【考點(diǎn)解讀】 1．分子間的相互作用力 分子力是引力與斥力的合力．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小、隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如圖2所示．,考點(diǎn)三 分子力與分子勢能,A．F不斷增大，Ep不斷減小 B．F先增大后減小，Ep不斷減小 C．F不斷增大，Ep先增大后減小 D．F、Ep都是先增大后減小 解析 分子間的作用力是矢量，分子勢能是標(biāo)量，由圖象可知F先增大后減小，Ep則不斷減小，B正確． 答案 B,例4 關(guān)于溫度的概念，下列說法中正確的是( ) A．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，物體溫度高，則物體的分子平均動能大 B．物體溫度高，則物體每一個(gè)分子的動能都大 C．某物體內(nèi)能增大時(shí)，其溫度一定升高 D．甲物體溫度比乙物體溫度高，則甲物體的分子平均速率比乙物體的大,24.統(tǒng)計(jì)規(guī)律法和類比分析法,解析 物質(zhì)分子由于不停地運(yùn)動而具有的能叫分子動能．分子的運(yùn)動是雜亂的，同一物體內(nèi)各個(gè)分子的速度大小和方向是不同的．從大量分子的總體來看，速率很大和速率很小的分子數(shù)比較少，具有中等速率的分子數(shù)比較多．在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是一個(gè)分子的動能，而是大量分子的平均動能．從分子動理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能就越大；反之亦然．注意同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能都相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以分子運(yùn)動的平均速率不盡相同． 答案 A,方法提煉 統(tǒng)計(jì)規(guī)律法 對微觀世界的理解離不開統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)．單個(gè)分子的運(yùn)動是不規(guī)則的，但大量分子的運(yùn)動是有規(guī)律的，如對大量氣體分子來說，朝各個(gè)方向運(yùn)動的分子數(shù)目相等，且分子的速率按照一定的規(guī)律分布．宏觀物理量是與微觀物理量的統(tǒng)計(jì)平均值是相聯(lián)系的，如溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志．但要注意：統(tǒng)計(jì)規(guī)律的適用對象是大量的微觀粒子，如對“單個(gè)分子”談溫度是毫無意義的．,例5 分子甲和乙相距較遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的分子力可忽略．現(xiàn)在分子甲固定不動，將分子乙由較遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近直到不能再靠近，在這一過程中( ) A．分子力總是對乙做正功 B．分子乙總是克服分子力做功 C．分子勢能先減小后增大 D．分子勢能先減小后增大，最后又減小,解析 與重力、彈力相似，分子力做功與路徑無關(guān)，可以引進(jìn)分子勢能的概念．分子間所具有的勢能由它們的相對位置所決定．分子力做正功時(shí)分子勢能減小，分子力做負(fù)功時(shí)分子勢能增加．通常選取無窮遠(yuǎn)處(分子間距離r10r0處)分子勢能為零．當(dāng)兩分子逐漸移近時(shí)(rr0)，分子力做正功，分子勢能減小；當(dāng)分子距離r＝r0時(shí)，分子勢能最小(且為負(fù)值)；當(dāng)兩分子再靠近時(shí)(rr0)，分子力做負(fù)功，分子勢能增大．顯然正確答案為C. 答案 C,方法提煉 類比分析法 學(xué)習(xí)“分子勢能”時(shí)，可類比“重力勢能”；學(xué)習(xí)“分子力做功與分子勢能改變”的關(guān)系時(shí)，可類比“重力做功與重力勢能改變的關(guān)系”等．,跟蹤訓(xùn)練3 下列有關(guān)溫度的各種說法中正確的是( ) A．溫度低的物體內(nèi)能小 B．溫度低的物體，其分子運(yùn)動的平均速率也必然小 C．做加速運(yùn)動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大 D．0 ℃的鐵和0 ℃的冰，它們的分子平均動能相同 【答案】D,【解析】決定物體內(nèi)能的是物體中所含分子的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度低只能表明分子的平均動能小，而比較分子平均速率的大小時(shí)還要看分子的質(zhì)量，由此判斷選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；做加速運(yùn)動的物體，其宏觀動能逐漸增大，但是物體的溫度未必升高，所以分子的平均動能變化情況不能確定，C錯(cuò)誤；溫度表示了分子的平均動能，鐵和冰的溫度既然相同，則分子的平均動能必然相等，D正確．,