【物理】2018届一轮复习苏教版第11章第1节分子动理论内能教案 13页

节次 考纲 命题规律 第1节　分子动理论　内能 分子动理论的基本观点和阿伏加德罗常数 Ⅰ 高考中，对该部分知识的考查只在选考题部分出现，考查的知识不会面面俱到，重点考查：1.掌握分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算．‎ ‎2.掌握内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素．‎ ‎3.记住理解晶体、液体、气体的一些重要特点和性质．‎ ‎4.掌握理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化．‎ ‎5.掌握热力学第一定律及热力学第二定律并能用热力学第一定律进行简单计算.‎ 布朗运动 Ⅰ ‎ 气体分子热运动速率的统计分布规律 Ⅰ 温度和内能 Ⅰ 实验十　用油膜法估测分子的大小 第2节　固体、液体和气体 晶体和非晶体、晶体的微观结构 Ⅰ 液晶 Ⅰ 液体的表面张力 Ⅰ 气体实验定律 Ⅰ 理想气体 Ⅰ 气体压强的微观解释 Ⅰ 第3节　热力学定律与能量守恒定律 热力学第一定律 Ⅰ 能量与可持续发展 Ⅰ 第1节　分子动理论　内能 知识点1　分子运动论的基本内容 ‎1．物体是由大量分子组成的 ‎(1)分子很小：‎ ‎①直径数量级为10－10_m.‎ ‎②质量数量级为10－27～10－‎26 kg.‎ ‎(2)分子数目特别大：‎ 阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.‎ ‎2．分子热运动 ‎(1)布朗运动：①永不停息、无规则运动；‎ ‎②颗粒越小，运动越明显；‎ ‎③温度越高，运动越剧烈；‎ ‎④运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动；‎ ‎⑤不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动．‎ ‎(2)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关(选填“有关”或“无关”)，通常称作热运动．‎ ‎3．分子间的相互作用力 ‎(1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥力变化更快．‎ ‎(2)分子力的特点 ‎①r＝r0时(r0的数量级为10－‎10 m)，F引＝F斥，分子力F＝0；‎ ‎②rr0时，F引>F斥，分子力F表现为引力；‎ ‎④r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0.‎ ‎(3)分子力随分子间距离的变化图象(如图1111)‎ 图1111‎ 知识点2　温度和物体的内能 ‎1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度．一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．‎ ‎2．两种温标 摄氏温标和热力学温标．‎ 关系：T＝t＋273.15_K.‎ ‎3．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．‎ ‎4．分子的势能 ‎(1)意义：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．‎ ‎(2)分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；‎ 宏观上——决定于体积和状态．‎ ‎5.物体的内能 ‎(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量；‎ ‎(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定；‎ ‎(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．‎ 知识点3　实验：用油膜法估算分子的大小 ‎1．实验目的 ‎(1)估测油酸分子大小的数量级．‎ ‎(2)体会通过测量宏观量估算微观量的方法．‎ ‎2．实验原理 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图1112所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积．这个厚度就近似等于油酸分子的直径．‎ 图1112‎ ‎3．实验器材 已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(‎30 cm×‎40 cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)．‎ ‎4．实验步骤 ‎(1)取1 mL(‎1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液．‎ ‎(2)往边长约为30～‎40 cm的浅盘中倒入约‎2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上．‎ ‎(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝mL.‎ ‎(4)用滴管(或注射器)向水面上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)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积．‎ ‎(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10需重做实验.‎ ‎[核心精讲]‎ ‎1．分子的两种模型 图1113‎ ‎(1)球体模型直径d＝.(常用于固体和液体)‎ ‎(2)立方体模型边长d＝.(常用于气体)‎ 对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．‎ ‎2．宏观量与微观量的转换桥梁 作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与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．如下所示．‎ ‎(1)一个分子的质量：m＝.‎ ‎(2)一个分子所占的体积：V0＝(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)．‎ ‎(3)1 mol物质的体积：Vmol＝.‎ ‎(4)质量为M的物体中所含的分子数：n＝NA.‎ ‎(5)体积为V的物体中所含的分子数：n＝NA.‎ ‎[师生共研]‎ ‎　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．若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×‎103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×‎103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－‎2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－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.‎ ‎【规范解答】　(1)水的摩尔体积为：‎ V0＝＝ m3/mol ‎＝1.8×10－‎5 m3‎/mol 水分子数：N＝ ‎＝ ‎≈3×1025(个)．‎ ‎(2)建立水分子的球模型有＝πd3‎ 得水分子直径d＝ ‎＝ m＝4×10－‎10 m.‎ ‎【答案】　(1)3×1025个　(2)4×10－‎‎10 m 微观量的求解方法 ‎1．分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带．‎ ‎2．建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形. 气体分子所占据的空间则建立立方体模型．‎ ‎[题组通关]‎ ‎1．若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：‎ ‎①NA＝　②ρ＝　③m＝　④Δ＝　其中(　　)‎ A．①和②都是正确的　　　　 B．①和③都是正确的 C．③和④都是正确的 D．①和④都是正确的 B　由NA＝＝，故①③对，因水蒸气为气体，水分子间的空隙体积远大于分子本身体积，即V≫NA·Δ，④不对，而ρ＝≪，②也不对，故B项正确．‎ ‎2．(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知‎1克拉＝‎0.2克，则(　　) 【导学号：96622186】‎ A．a克拉钻石物质的量为 B．a克拉钻石所含有的分子数为 C．a克拉钻石所含有的分子数为 D．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)‎ ACD　a克拉钻石物质的量为n＝，A对，所含分子数为n＝，C对，钻石的摩尔体积为V＝(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝＝，设钻石分子直径为d，则V0＝π3，联立解得d＝(单位为m)，D对．‎ ‎[核心精讲]‎ 两种运动的比较 布朗运动 热运动 活动 主体 固体小颗粒 分子 区别 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，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 都是永不停息的无规则运动，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 ‎ [题组通关]‎ ‎3．(多选)(2017·保定期末)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2. 5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是(　　)‎ A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当 B．PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动 C．PM2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡决定的 D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度 BD　PM2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，A错误；PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，B正确；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C错误；倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确．‎ ‎4．(多选)根据分子动理论，下列说法正确的是(　　)‎ ‎【导学号：96622187】‎ A．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力 B．在一定条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 C．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比 D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 BD ‎　水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在空隙，选项A错误；根据扩散现象的应用知，选项B正确；气体分子间的距离比较大，一个气体分子的体积远小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，选项C错误；如果一开始分子间的距离小于r0，随着分子间距离的增大，分子的斥力做正功，分子势能减小，当分子间距大于r0后，分子引力做负功，分子势能增大，选项D正确．‎ ‎[核心精讲]‎ 分子力曲线与分子势能曲线的对比 分子力曲线 分子势能曲线 图线 坐标轴 横轴：分子间距离r 纵轴：分子力 横轴：分子间距离r 纵轴：分子势能 正负 意义 正负表示方向．正号表示斥力，负号表示引力 正负表示大小．正值一定大于负值 与横轴 交点 r＝r0(引力等于斥力)‎ rr0‎ r＝r0(分子势能最小)‎ ‎[师生共研]‎ ‎　(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．分子力先增大，后一直减小 B．分子力先做正功，后做负功 C．分子动能先增大，后减小 D．分子势能先增大，后减小 BC　当距离较远时，分子力表现为引力，靠近过程中分子力做正功，动能增大，势能减小；当距离减小至分子平衡距离时，引力和斥力相等，合力为零，动能最大，势能最小；当距离继续减小时，分子力表现为斥力，继续靠近过程中，斥力做负功，势能增大，动能减小，选项B、C正确．‎ 判断分子势能变化的两种方法 方法一：利用分子力做功判断．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．‎ 方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断．如图1114所示．‎ 图1114‎ 但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线的形状虽然相似，但意义不同，不要混淆．‎ ‎[题组通关]‎ ‎5．(多选)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1115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(　　)‎ 图1115‎ A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小 B．在rr0阶段，F表现为引力，当r减小时F做正功，分子动能增大，势能减小，A正确；在r