高考物理大一轮复习 第十一章 第一节 分子动理论 内能(实验：用油膜法估测分子的大小)课件.ppt

第十一章热学 考纲展示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 2016高考导航 第十一章热学 7 液体的表面张力现象 8 气体实验定律 9 理想气体 10 饱和蒸汽 未饱和蒸汽 饱和蒸汽压 11 相对湿度 12 热力学第一定律 13 能量守恒定律 第十一章热学 14 热力学第二定律 15 单位制 知道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 用油膜法估测分子的大小说明 1 知道国际单位制中规定的单位符号 2 要求会正确使用温度计 第十一章热学 热点视角1 分子动理论 阿伏加德罗常数的计算 或估算 油膜法测分子直径以及对热力学定律的理解或解释是高考的热点之一 2 气体实验定律 理想气体状态方程以及两者结合图象的分析与计算 是高考的另一热点 3 气体实验定律 理想气体状态方程结合热力学第一定律讨论气体状态变化过程中吸热 做功 内能变化等问题 是高考命题的一个趋势 4 本部分内容在高考命题中以小型综合题的形式出现 即 1 为多项选择题 2 为计算题 第十一章热学 第一节分子动理论内能 实验 用油膜法估测分子的大小 第十一章热学 一 分子动理论1 物体是由大量分子组成的 1 分子的大小 分子直径 数量级是 m 分子质量 数量级是10 26kg 测量方法 油膜法 2 阿伏加德罗常数1mol任何物质所含有的粒子数 NA mol 1 10 10 6 02 1023 2 分子热运动一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动 1 扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象 温度 扩散越快 可在固体 液体 气体中进行 2 布朗运动悬浮在液体 或气体 中的微粒的无规则运动 微粒 温度 布朗运动越显著 越高 越小 越高 3 分子力分子间同时存在引力和斥力 且都随分子间距离的增大而 随分子间距离的减小而增大 但总是斥力变化得较快 减小 1 下列关于布朗运动的说法 正确的是 A 布朗运动是液体分子的无规则运动B 液体温度越高 悬浮粒子越小 布朗运动越剧烈C 布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 BD 二 温度1 意义 宏观上表示物体的冷热程度 微观上标志物体中分子平均动能的大小 2 两种温标 1 摄氏温标和热力学温标的关系T 2 绝对零度 0K 是低温极限 只能接近不能达到 所以热力学温度无负值 t 273 15K 2 关于热力学温度与摄氏温度 下列说法正确的是 A 33 15 240KB 温度变化1 也就是温度变化1KC 摄氏温度和热力学温度的零度是相同的D 温度由t 升到2t 时 对应的热力学温度由TK升至2TK AB 三 内能1 分子动能 1 意义 分子动能是 所具有的动能 2 分子平均动能所有分子动能的平均值 是分子平均动能的标志 2 分子势能由分子间 决定的能 在宏观上分子势能与物体 有关 在微观上与分子间的 有关 分子热运动 温度 相对位置 体积 距离 3 物体的内能 1 内能 物体中所有分子的 与 的总和 2 决定因素 和物质的量 热运动动能 分子势能 温度 体积 3 2014 高考北京卷 下列说法中正确的是 A 物体温度降低 其分子热运动的平均动能增大B 物体温度升高 其分子热运动的平均动能增大C 物体温度降低 其内能一定增大D 物体温度不变 其内能一定不变 B 考点一微观量的估算 考点二布朗运动与分子热运动 考点三分子力 分子势能与分子间距离的关系 考点四物体的内能 考点五实验 用油膜法估测分子的大小 考点一微观量的估算1 微观量 分子体积V0 分子直径d 分子质量m0 2 宏观量 物体的体积V 摩尔体积Vm 物体的质量m 摩尔质量M 物体的密度 空调在制冷过程中 室内空气中的水蒸气接触蒸发器 铜管 液化成水 经排水管排走 空气中水分越来越少 人会感觉干燥 某空调工作一段时间后 排出液化水的体积V 1 0 103cm3 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩尔质量M 1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数NA 6 0 1023mol 1 试求 结果均保留一位有效数字 1 该液化水中含有水分子的总数N 2 一个水分子的直径d 答案 1 3 1025个 2 4 10 10m AD 考点二布朗运动与分子热运动 是固体小颗粒的运动 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 都是永不停息的无规则运动 都随温度的升高而变得更加剧烈 都是肉眼所不能看见的 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 固体小颗粒 分子 特别提醒 1 扩散现象直接反映了分子的无规则运动 并且可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 2 布朗运动不是分子的运动 是液体分子无规则运动的反映 2015 福建福州模拟 如图所示 是关于布朗运动的实验 下列说法正确的是 A 图中记录的是分子无规则运动的情况B 图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C 实验中可以看到 微粒越大 布朗运动越明显D 实验中可以看到 温度越高 布朗运动越剧烈 D 解析 图中记录的是每隔若干时间 如30s 微粒位置的连线 不是微粒的运动轨迹 也不是分子无规则运动的情况 A B错误 这段时间内微粒的运动情况不得而知 虽然图示所反映的不是微粒的轨迹 但却可看出其运动的无规则性 做布朗运动的微粒都很小 一般为10 6m左右 微粒做布朗运动的根本原因是 各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡 因此 只有微粒越小 温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡 布朗运动才越剧烈 C错D对 2 下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中 正确的是 A 扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动B 扩散现象与布朗运动没有本质的区别C 扩散现象突出说明了物质的迁移规律 布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律D 扩散现象和布朗运动都与温度有关 ACD 解析 扩散现象与布朗运动都能说明分子做永不停息的无规则运动 故A对 扩散是物质分子的迁移 布朗运动是宏观颗粒的运动 是两种完全不同的运动 故B错 两个实验现象说明了分子运动的两个不同规律 则C正确 两种运动随温度的升高而加剧 所以都与温度有关 D对 考点三分子力 分子势能与分子间距离的关系分子力F 分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示 取无穷远处分子势能Ep 0 1 当r r0时 分子力为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示 曲线与r轴交点的横坐标为r0 相距很远的两分子在分子力作用下 由静止开始相互接近 若两分子相距无穷远时分子势能为零 下列说法正确的是 A 在r r0阶段 F做正功 分子动能增加 势能减小B 在r r0阶段 F做负功 分子动能减小 势能也减小C 在r r0时 分子势能最小 动能最大D 在r r0时 分子势能为零 AC 解析 由Ep r图可知 在r r0阶段 当r减小时F做正功 分子势能减小 分子动能增加 故选项A正确 在r r0阶段 当r减小时F做负功 分子势能增加 分子动能减小 故选项B错误 在r r0时 分子势能最小 动能最大 故选项C正确 在r r0时 分子势能最小 但不为零 故选项D错误 方法总结 判断分子势能变化的两种方法 1 根据分子力做功判断 分子力做正功 分子势能减小 分子力做负功 分子势能增加 2 利用分子势能与分子间距离的关系图线判断 但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同 不要混淆 3 2013 高考福建卷 下列四幅图中 能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是 解析 当r r0时 分子间作用力f 0 分子势能Ep最小 排除A C D 选B B 考点四物体的内能1 物体的内能与机械能的比较 物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和 物体的动能 重力势能和弹性势能的统称 与物体的温度 体积 物态和分子数有关 跟宏观运动状态 参考系和零势能点的选取有关 任何物体都有内能 可以为零 无法测量 可测量 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 热运动 机械运动 在一定条件下可以相互转化 能的总量守恒 2 内能和热量的比较 是状态量 状态确定系统的内能随之确定 一个物体在不同的状态下有不同的内能 是过程量 它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量 在只有热传递改变物体内能的情况下 物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量 2015 济宁模拟 下列说法正确的是 A 内能不同的物体 它们分子热运动的平均动能可能相同B 物体的机械能增大时 其内能一定增大C 当物体膨胀时 物体分子之间的势能减小D 一定质量100 的水变成100 的水蒸气 其分子之间的势能增加 解析 物体的内能大小是由温度 体积 分子数共同决定的 内能不同 两物体的温度可能相同 即分子平均动能可能相同 故A对 机械能增大 若物体的温度 体积不变 内能则不变 故B错 当分子平均距离r r0 物体膨胀时分子势能增大 故C错D对 AD 总结提升 分析物体的内能问题应当明确以下几点 1 内能是对物体的大量分子而言的 不存在某个分子内能的说法 2 决定内能大小的因素为温度 体积 分子数 还与物态有关系 3 通过做功或热传递可以改变物体的内能 4 温度是分子平均动能的标志 相同温度的任何物体 分子的平均动能相同 4 2015 惠州模拟 下列说法中正确的是 A 物体自由下落时速度增大 所以物体内能也增大B 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 物体内能一定减小D 气体体积增大时气体分子势能一定增大 D 解析 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 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 温度不可能达到绝对零度 而物体的动能可能为零 所以A B不正确 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C也不正确 由于气体分子间距离一定大于r0 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D正确 考点五实验 用油膜法估测分子的大小 4 用滴管 或注射器 向水面中央滴入一滴配制好的油酸酒精溶液 油酸就在水面上慢慢散开 形成单分子油膜 5 待油酸薄膜形状稳定后 将一块较大的玻璃板盖在浅盘上 用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 6 将玻璃板取出放在坐标纸上 算出油酸薄膜的面积S 在 用油膜法估测分子的大小 的实验中 所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL 用注射器测得1mL上述溶液为75滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓 再把玻璃板放在坐标纸上 其形状和尺寸如图所示 坐标中正方形方格的边长为1cm 则 1 油酸薄膜的面积是 cm2 2 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL 取一位有效数字 3 按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m 取一位有效数字 115 3 8 10 6 7 10 10 5 用油膜法估测分子直径的实验中做了哪些科学的近似 A 把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜B 把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子C 将油膜视为单分子油膜 但需要考虑分子间隙D 将油酸分子视为立方体模型 AB 物理思想 用统计规律理解温度的概念关于温度的概念 下列说法中正确的是 A 温度是分子平均动能的标志 物体温度高 则物体的分子平均动能大B 物体温度高 则物体每一个分子的动能都大C 某物体内能增大时 其温度一定升高D 甲物体温度比乙物体温度高 则甲物体的分子平均速率比乙物体的大 A 解析 物质分子由于不停地运动而具有的能叫分子动能 分子的运动是杂乱的 同一物体内各个分子的速度大小和方向是不同的 从大量分子的总体来看 速率很大和速率很小的分子数比较少 具有中等速率的分子数比较多 在研究热现象时 有意义的不是一个分子的动能 而是大量分子的平均动能 从分子动理论观点来看 温度是物体分子热运动平均动能的标志 温度越高 分子的平均动能就越大 反之亦然 注意同一温度下 不同物质分子的平均动能都相同 但由于不同物质的分子质量不尽相同 所以分子运动的平均速率不尽相同 总结提升 对微观世界的理解离不开统计的观点 单个分子的运动是不规则的 但大量分子的运动是有规律的 如对大量气体分子来说 朝各个方向运动的分子数目相等 且分子的速率按照一定的规律分布 宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的 如温度是分子热运动平均动能的标志 但要注意 统计规律的适用对象是大量的微观粒子 若对 单个分子 谈温度是毫无意义的