高考物理总复习 第8章第一节 分子动理论 内能课件 大纲版

第一节分子动理论内能第一节分子动理论内能第一节第一节分子动理论分子动理论内能内能基础知识梳理基础知识梳理课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练基础知识梳理基础知识梳理一、分子动理论一、分子动理论1物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的(1)分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球模型，气体分子通常用立方体模型通常用球模型，气体分子通常用立方体模型(2)分子的大小分子的大小分子直径：数量级是分子直径：数量级是_m；分子质量：数量级是分子质量：数量级是_ kg；测量方法：测量方法： _ 10101026 油膜法油膜法(3)阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数，任何物质所含有的粒子数，NA _ mol1.2分子热运动分子热运动分子永不停息地做无规则运动分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象温相互接触的不同物质彼此进入对方的现象温度度_，扩散越快，可在固体、液体、气体，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行中进行6.021023越高越高(2)布朗运动布朗运动悬浮在液体悬浮在液体(或气体或气体)中的微粒的无规则运动微中的微粒的无规则运动微粒粒_ ，温度，温度_ ，布朗运动越显著，布朗运动越显著3分子力分子力分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而离的增大而_ ，随分子间距离的减小而，随分子间距离的减小而_ ，但总是斥力变化得较快，如图，但总是斥力变化得较快，如图811所示所示越小越小越高越高减小减小增大增大图图811(1)当当rr0时，时，F引引F斥斥，F0；(2)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的减小而增大，都随距离的减小而增大，但但F斥斥比比F引引增大得更快，增大得更快，F表现为斥力；表现为斥力；(3)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的增大而减小，都随距离的增大而减小，但但F斥斥比比F引引减小得更快，减小得更快，F表现为引力；表现为引力；(4)当当r10r0(109 m)时，时，F引引和和F斥斥都已经十分微都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力弱，可以认为分子间没有相互作用力(F0)二、内能二、内能1分子平均动能分子平均动能(1)物体里所有分子动能的物体里所有分子动能的_ (2) _ 是分子平均动能的标志是分子平均动能的标志2分子势能分子势能由分子间由分子间_决定的能，在宏观上分子决定的能，在宏观上分子势能与物体势能与物体_有关，在微观上与分子间的有关，在微观上与分子间的_有关有关 平均值平均值温度温度相对位置相对位置体积体积距离距离3物体的内能物体的内能(1)内能：物体中所有分子做内能：物体中所有分子做_和和_的总和的总和(2)决定因素：决定因素：_、_和物质的量和物质的量三、温度三、温度1意义：宏观上表示物体的冷热程度意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上微观上标志物体中分子平均动能的大小标志物体中分子平均动能的大小)热运动的动能热运动的动能分子势能分子势能温度温度体积体积2两种温标两种温标(1)摄氏温标摄氏温标t：单位：单位，在，在1个标准大气压下，个标准大气压下，水的冰点作为水的冰点作为0 ，沸点作为，沸点作为100 ，在，在0 100 之间等分之间等分100份，每一份表示份，每一份表示1 .(2)热力学温标热力学温标T：单位：单位K，把，把_作为作为0 K.273.15(3)就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即相同的，即Tt.只是零值的起点不同，所以只是零值的起点不同，所以二者关系式为二者关系式为_.(4)绝对零度绝对零度(0 K)：是低温极限，只能接近不能：是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值达到，所以热力学温度无负值Tt273.15课堂互动讲练课堂互动讲练一、宏观量与微观量及相互关系一、宏观量与微观量及相互关系1微观量：分子体积微观量：分子体积V0、分子直径、分子直径d、分子质、分子质量量m0.2宏观量：物体的体积宏观量：物体的体积V、摩尔体积、摩尔体积Vm，物体，物体的质量的质量m、摩尔质量、摩尔质量M、物体的密度、物体的密度.1.假如全世界假如全世界60亿人同时数亿人同时数1 g水的分子个数，水的分子个数，每人每小时可以数每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA取取61023 mol1)()A10年年B1千年千年C10万年万年 D1千万年千万年即时应用即时应用二、微观分子热运动与其宏观表现的关系二、微观分子热运动与其宏观表现的关系1布朗运动的理解布朗运动的理解(1)研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒(2)特点：永不停息；无规则；颗粒越小，特点：永不停息；无规则；颗粒越小，现象越明显；温度越高，运动越激烈；肉现象越明显；温度越高，运动越激烈；肉眼看不到眼看不到(3)成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动成因：布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒撞击力的不平衡引起的，是分子无规对小颗粒撞击力的不平衡引起的，是分子无规则运动的反映则运动的反映2布朗运动与扩散现象的异同布朗运动与扩散现象的异同(1)它们都反映了分子在永不停息地做无规则运它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动动(2)它们都随温度的升高而表现得更明显它们都随温度的升高而表现得更明显(3)布朗运动只能在液体、气体中发生，而扩散布朗运动只能在液体、气体中发生，而扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间质之间3布朗运动和分子热运动的比较布朗运动和分子热运动的比较布朗运动布朗运动热运动热运动活动活动主体主体固体微小颗粒固体微小颗粒分子分子区别区别是微小颗粒的运动，是比分是微小颗粒的运动，是比分子大得很多的分子团的运动，子大得很多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子但它本身的以及周围的分子仍在做热运动仍在做热运动是指分子的运动，分子是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显热运动不能通过光学显微镜直接观察到微镜直接观察到共同共同点点都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的都是肉眼所不能看见的联系联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞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击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映特别提醒：特别提醒：(1)布朗运动不是固体分子的运动，布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，也不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映是液体分子无规则运动的反映(2)布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不见，需用布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不见，需用显微镜才能观察到显微镜才能观察到2.关于布朗运动，下列说法正确的是关于布朗运动，下列说法正确的是()A布朗运动反映了液体分子的运动，布朗运动布朗运动反映了液体分子的运动，布朗运动停止了，分子的运动也会暂时停止停止了，分子的运动也会暂时停止B固体微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部固体微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子在不停地做无规则运动分子在不停地做无规则运动即时应用即时应用C布朗运动是无规则的，说明大量液体分子的布朗运动是无规则的，说明大量液体分子的运动也是无规则的运动也是无规则的D布朗运动的无规则性是由于温度、压强无规布朗运动的无规则性是由于温度、压强无规则地不断变化而引起的则地不断变化而引起的答案：答案：C三、分子力与分子势能三、分子力与分子势能1分子间的相互作用力分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力分子间的引力和分子力是引力与斥力的合力分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图如图812所示所示图图812(1)当当rr0时，时，F引引F斥斥，F0；(2)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的减小而增大，都随距离的减小而增大，但但F引引F斥斥，F表现为斥力；表现为斥力；(3)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的增大而减小，都随距离的增大而减小，但但F引引F斥斥，F表现为引力；表现为引力；(4)当当r10r0(109 m)时，时，F引引和和F斥斥都已经十分微都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力弱，可以认为分子间没有相互作用力(F0)2分子势能分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：的关系为：(1)当当rr0时，分子力表现为引力，随着时，分子力表现为引力，随着r的增大，的增大，分子引力做负功，分子势能增大分子引力做负功，分子势能增大(2)当当rr0时，分子力表现为斥力，随着时，分子力表现为斥力，随着r的减小，的减小，分子斥力做负功，分子势能增大分子斥力做负功，分子势能增大(3)当当rr0时，分子势能最小，但不为零，为负值，时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷远时分子势能为零因为选两分子相距无穷远时分子势能为零(4)分子势能曲线如图分子势能曲线如图813所示所示图图8133.(2010年高考大纲全国卷年高考大纲全国卷)图图814为两分为两分子系统的势能子系统的势能Ep与两分子间距离与两分子间距离r的关系曲的关系曲线下列说法正确的是线下列说法正确的是()A当当r大于大于r1时，分子间的作用力表现为引力时，分子间的作用力表现为引力B当当r小于小于r1时，分子间的作用力表现为斥力时，分子间的作用力表现为斥力C当当r等于等于r2时，分子间的作用力为零时，分子间的作用力为零D在在r由由r1变到变到r2的过程中，分子间的作用力做的过程中，分子间的作用力做负功负功即时应用即时应用图图814解析：解析：选选BC.当分子间距离当分子间距离rr2时，分子间势能时，分子间势能Ep最小，此时分子间的作用力为零，最小，此时分子间的作用力为零，C正确；当正确；当r大于大于r2时，分子间的作用力表现为引力，当时，分子间的作用力表现为引力，当r1rr2时表现为斥力，时表现为斥力，A错；当错；当r小于小于r1时，分子时，分子力表现为斥力，力表现为斥力，B正确；在正确；在r由由r1变到变到r2的过程中，的过程中，分子力表现为斥力，分子力方向与运动方向相分子力表现为斥力，分子力方向与运动方向相同，分子力做正功，同，分子力做正功，D错错四、物体的内能和机械能的比较四、物体的内能和机械能的比较 名称名称比较比较 内能内能机械能机械能定义定义物体内所有分子热运物体内所有分子热运动的动能与分子势能动的动能与分子势能之和之和物体的动能、重力势能物体的动能、重力势能和弹性势能的统称和弹性势能的统称决定决定由物体内部状态决定由物体内部状态决定跟宏观运动状态、参考跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有系和零势能点的选取有关关量值量值任何物体都有内能任何物体都有内能可以为零可以为零测量测量无法测量无法测量可测量可测量本质本质微观分子的运动和相微观分子的运动和相互作用的结果互作用的结果宏观物体的运动和相互宏观物体的运动和相互作用的结果作用的结果特别提醒：特别提醒：(1)物体的体积越大，分子势能不一物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如定就越大，如0 的水结成的水结成0 的冰后体积变大，的冰后体积变大，但分子势能却减小了但分子势能却减小了(2)理想气体分子间相互作用力为零，故分子势理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关度有关(3)机械能和内能都是对宏观物体而言的，不存机械能和内能都是对宏观物体而言的，不存在某个分子的内能、机械能的说法在某个分子的内能、机械能的说法4.(2011年海南模拟年海南模拟)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A物体自由下落时速度增大，所以物体内能也物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大增大B物体的机械能为零时内能也为零物体的机械能为零时内能也为零C物体的体积减小温度不变时，物体内能一定物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小减小D气体体积增大时气体分子势能一定增大气体体积增大时气体分子势能一定增大即时应用即时应用解析：解析：选选D.物体的机械能和内能是两个完全不物体的机械能和内能是两个完全不同的概念物体的动能由物体的宏观速率决定，同的概念物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定分子动能不可能为零定分子动能不可能为零(温度不可能达到绝对温度不可能达到绝对零度零度)，而物体的动能可能为零所以，而物体的动能可能为零所以A、B不正不正确物体体积减小时，分子间距离减小，但分确物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，所以子势能不一定减小，所以C也不正确由于气体也不正确由于气体分子间距离一定大于分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以增大，分子力做负功，分子势能增大，所以D正正确确经典题型探究经典题型探究宏观量与微观量之间的关系宏观量与微观量之间的关系 (2011年湖南长沙模拟年湖南长沙模拟)钻石是首饰和高钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为的密度为(单位为单位为kg/m3)，摩尔质量为，摩尔质量为M(单位单位为为g/mol)，阿伏加德罗常数为，阿伏加德罗常数为NA.已知已知1克拉克拉0.2克，则克，则()【答案答案】C 下列关于分子运动和热现象的说法正下列关于分子运动和热现象的说法正确的是确的是()A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故因为气体分子之间存在势能的缘故B一定量一定量100 的水变成的水变成100 的水蒸气，其的水蒸气，其分子之间的势能增加分子之间的势能增加分子运动的特点及物体的内能分析分子运动的特点及物体的内能分析C一定量气体的内能等于其所有分子热运动动一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和能和分子之间势能的总和D如果气体温度升高，那么所有分子的速率都如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加增加【解析解析】气体分子间的距离比较大，甚至可气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果，所以无规则热运动的结果，所以A错错.100 的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，在质量不变的前提下分子的总动能也能不变，在质量不变的前提下分子的总动能也不变，水吸热汽化内能是要增加的，所以其增不变，水吸热汽化内能是要增加的，所以其增加的内能全部是分子势能，所以加的内能全部是分子势能，所以B正确根据内正确根据内能的定义可知能的定义可知C正确如果气体的温度升高，分正确如果气体的温度升高，分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定都增加一定都增加【答案答案】BC 如图如图815所示，甲分子固定在坐标原所示，甲分子固定在坐标原点点O，乙分子位于，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作轴上，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，用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F0为斥力，为斥力，F0为引力，为引力，a、b、c、d为为x轴上轴上四个特定的位置，现把乙分子从四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，处由静止释放，则则()分子力、分子势能与分子间距的关系分子力、分子势能与分子间距的关系图图815A乙分子由乙分子由a到到b做加速运动，由做加速运动，由b到到c做减速运做减速运动动 B乙分子由乙分子由a到到c做加速运动，到达做加速运动，到达c时速度最时速度最大大C乙分子由乙分子由a到到c的过程，动能先增后减的过程，动能先增后减D乙分子由乙分子由b到到d的过程，两分子间的分子势能的过程，两分子间的分子势能一直增加一直增加【解析解析】乙分子从乙分子从a到到b再到再到c的过程中，分子的过程中，分子之间均表现为引力，所以乙分子始终做加速运之间均表现为引力，所以乙分子始终做加速运动，且到达动，且到达c点时速度最大，故点时速度最大，故A错误，错误，B正确，正确，C错误乙分子由错误乙分子由b到到c的过程，分子引力做正功，的过程，分子引力做正功，故两分子间的分子势能减小，从故两分子间的分子势能减小，从c到到d的过程分的过程分子间为斥力，分子斥力做负功，分子间的势能子间为斥力，分子斥力做负功，分子间的势能增加，故增加，故D错误错误【答案答案】B