高考物理總復習 第11章 第1講 分子動理論　內(nèi)能課件 新人教版.ppt

第十一章熱學 第一講分子動理論內(nèi)能 知識點一分子動理論1 物體是由大量分子組成的 1 分子直徑大小的數(shù)量級為m 油膜法測分子直徑 d v s v是油滴體積 s是單分子油膜的面積 2 一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為10 26kg 3 阿伏加德羅常數(shù) na mol 1 是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁 10 10 6 02 1023 2 分子永不停息地做無規(guī)則運動 1 擴散現(xiàn)象 相互接觸的物體的分子或原子彼此進入對方的現(xiàn)象 溫度越 擴散越快 2 布朗運動 在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的的永不停息地無規(guī)則運動 布朗運動反映了的無規(guī)則運動 顆粒越 運動越明顯 溫度越 運動越劇烈 高 固體顆粒 液體分子 小 高 3 分子間存在著相互作用力 1 分子間同時存在和 實際表現(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 3 分子力與分子間距離關系圖線由分子間的作用力與分子間距離關系圖線 如圖所示 可知 引力 斥力 合力 減小 快 當r r0時 f引 f斥 分子力為 當r r0時 f引 f斥 分子力表現(xiàn)為 當r r0時 f引 f斥 分子力表現(xiàn)為 當分子間距離大于10r0 約為10 9m 時分子力很弱 可以忽略不計 零 引力 斥力 4 統(tǒng)計規(guī)律由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的 這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào) 單獨來看 各個分子的運動都是不規(guī)則的 帶有偶然性的 但從總體來看 大量分子的運動卻有一定的規(guī)律 這種規(guī)律叫做統(tǒng)計規(guī)律 大量分子的集體行為受到統(tǒng)計規(guī)律的支配 3 布朗運動與分子熱運動的比較 1 擴散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運動 并且可以發(fā)生在固體 液體 氣體任何兩種物質(zhì)之間 2 布朗運動不是分子的運動 是液體分子無規(guī)則運動的反映 答案 bd 2 關于分子的熱運動 以下敘述正確的是 a 布朗運動就是分子的熱運動b 布朗運動是分子的無規(guī)則運動 同種物質(zhì)的分子的熱運動激烈程度相同c 氣體分子的熱運動不一定比液體分子激烈d 物體運動的速率越大 其內(nèi)部的分子熱運動就越激烈 解析 布朗運動是指固體小顆粒的運動 a錯誤 溫度越高 分子無規(guī)則運動越激烈 與物質(zhì)種類無關 b錯 c對 物體的宏觀運動 速度的大小與微觀分子的熱運動無關 d錯 答案 c 3 關于分子間的作用力 下列說法中正確的是 r0為分子平衡位置之間的距離 a 當分子間距離為r0時 它們之間既沒有引力 也沒有斥力b 分子間的平衡距離r0可以近似看成分子直徑的大小 其數(shù)量級為10 10mc 兩個分子間的距離由較大逐漸減小到r r0的過程中 分子力先增大后減小 分子力為引力d 兩個分子間的距離由極小逐漸增大到r r0的過程中 引力和斥力都同時減小 分子力為斥力 解析 分子之間的引力和斥力是同時存在的 r r0時合力等于零 但引力和斥力仍存在 a錯 r0可看成是分子直徑的大小 數(shù)量級為10 10m b對 r r0時分子力表現(xiàn)為引力 在無窮遠處分子力趨于零 分子間距由較大逐漸減小到r r0的過程中 分子力先增大后減小 c對 r r0時分子力表現(xiàn)為斥力 分子間距由極小增大到r r0時 分子間的引力和斥力都逐漸減小 d對 答案 bcd 知識點二物體的內(nèi)能1 分子的動能 1 分子動能是分子熱運動所具有的動能 2 分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值 是分子平均動能的標志 3 分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和 溫度 2 分子的勢能 1 意義 由于分子間存在著引力和斥力 所以分子具有由它們的相對決定的能 稱為分子勢能 2 分子勢能的決定因素微觀上 決定于和分子排列情況 宏觀上 決定于和 位置 分子間距 體積 狀態(tài) 3 物體的內(nèi)能 1 物體中所有分子的熱運動動能與的總和叫物體的內(nèi)能 內(nèi)能是量 2 對于給定的物體 其內(nèi)能大小與物體的和有關 3 物體的內(nèi)能與物體的位置高低 運動速度大小無關 分子勢能 狀態(tài) 溫度 體積 1 分子力做功與分子勢能分子勢能的大小與分子間的距離有關 宏觀上與物體的體積有關 分子勢能的變化與分子間的距離發(fā)生變化時與分子力做功情況有關 分子力做正功 分子勢能減少 分子力做負功 分子勢能增加 1 當分子間的距離r r0時 分子間的作用力表現(xiàn)為引力 分子間的距離增大時 分子力做負功 因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大 2 當分子間的距離r r0時 分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 分子間的距離減小時 分子力做負功 因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大 3 如果取兩個分子間相距無限遠時 此時分子間作用力可忽略不計 的分子勢能為零 分子勢能ep與分子間距離r的關系可用如圖所示的曲線表示 從圖線上看出 當r r0時 分子勢能最小 2 對內(nèi)能概念的進一步說明 1 內(nèi)能是對物體的大量分子而言的 不存在某個分子內(nèi)能的說法 2 決定內(nèi)能大小的因素為溫度 體積 分子數(shù) 還與物態(tài)有關系 3 通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能 4 甲分子固定在坐標原點o 乙分子位于x軸上 甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示 f 0為斥力 f 0為引力 a b c d為x軸上四個特定的位置 現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放 則 a 乙分子由a到b做加速運動 由b到c做減速運動b 乙分子由a到c做加速運動 到達c時速度最大c 乙分子由a到b的過程中 兩分子間的分子力一直做正功d 乙分子由b到c的過程中 兩分子間的分子力一直做負功解析 乙分子從a到b 再到c的過程 分子之間均表現(xiàn)為引力 顯然乙分子始終做加速運動 且到達c點時速度最大 故a項錯 b項正確 乙分子從a到b的過程 分子的引力一直做正功 故c正確 乙分子由b到c過程 分子力仍然做正功 故d項錯 答案 bc 知識點三實驗 用油膜法估測分子的大小1 實驗原理利用油酸的酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜 如圖所示 將油酸分子看做球形 測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積 用d v s計算出油膜的厚度 其中v為一滴油酸溶液中純油酸的體積 s為油膜面積 油膜厚度就近似等于油酸分子的直徑 2 實驗器材注射器 或膠頭滴管 量筒 痱子粉 或細石膏粉 盛水淺盤 試劑瓶 水 油酸酒精溶液 坐標紙 玻璃板 彩筆 3 實驗步驟 1 取1毫升的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 2 往邊長約為30cm 40cm的淺盤中倒入約2cm深的水 然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上 1 注意事項 1 為了防止溶液滴落時外濺 且又容易形成較理想的油膜邊界 滴油酸溶液時針頭 或膠頭滴管頭 離水面高度為1cm較為適當 2 畫輪廓時要等待油酸擴散后又收縮穩(wěn)定時才可進行 油酸擴散后又收縮有兩個原因 一是由于水面受溶液滴沖擊凹陷后又恢復 二是酒精揮發(fā)后液面收縮 3 因為水和油酸都是無色透明的液體 所以要用痱子粉或細石膏粉來顯示油膜的邊界 注意要從盤的中央加痱子粉或細石膏粉 由于加粉后水的表面張力系數(shù)變小 水將粉粒拉開 同時粉粒之間又存在著排斥作用 粉會自動擴散至均勻 這樣做 比將粉均勻撒在水面上的實驗效果要好 4 當重做實驗時 水從盤的一側(cè)邊緣倒出 在這側(cè)邊緣會殘留油酸 為防止影響下次實驗時油酸的擴散和油膜面積的測量 可用少量酒精清洗 并用脫脂棉擦拭 再用清水沖洗 這樣可保持淺盤的清潔 5 本實驗只要求估算分子的大小 實驗結果數(shù)量級符合要求即可 2 誤差分析 5 在做 用油膜法估測分子的大小 實驗中 用aml的純油酸配制成bml的油酸酒精溶液 再用滴管取1ml油酸酒精溶液 讓其自然滴出 共n滴 現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi) 待油膜充分展開后 測得油膜的面積為scm2 則 1 估算油酸分子的直徑大小是 cm 2 用油膜法測出油酸分子的直徑后 要測定阿伏加德羅常數(shù) 還需要知道油滴的 a 摩爾質(zhì)量b 摩爾體積c 質(zhì)量d 體積 教育部辦公廳和衛(wèi)生部辦公廳日前聯(lián)合發(fā)布了 關于進一步加強學?？責煿ぷ鞯囊庖?意見 中要求 教師在學校的禁煙活動中應以身作則 帶頭戒煙 通過自身的戒煙 教育 帶動學生自覺抵制煙草的誘惑 試估算一個高約2 8m 面積約10m2的兩人辦公室 若只有一人吸了一根煙 求 1 估算被污染的空氣分子間的平均距離 2 另一不吸煙者呼吸一次大約吸入多少個被污染過的空氣分子 人正常呼吸一次吸入氣體300cm3 一根煙大約吸10次 2 被動吸煙者一次吸入被污染的空氣分子數(shù)為2 9 1021 300 10 6個 8 7 1017個 答案 1 7 10 8m 2 8 7 1017個 變式訓練 1 已知汞的摩爾質(zhì)量為m 200 5 10 3kg mol 密度為 13 6 103kg m3 阿伏加德羅常數(shù)na 6 0 1023mol 1 求 1 一個汞原子的質(zhì)量 用相應的字母表示即可 2 一個汞原子的體積 結果保留一位有效數(shù)字 3 體積為1cm3的汞中汞原子的個數(shù) 結果保留一位有效數(shù)字 下列關于分子力和分子勢能的說法中 正確的是a 當分子力表現(xiàn)為引力時 分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大b 當分子力表現(xiàn)為引力時 分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小c 當分子力表現(xiàn)為斥力時 分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大d 當分子力表現(xiàn)為斥力時 分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小 解析 當分子間距為r0時為平衡位置 當r r0時分子間表現(xiàn)為引力 且其隨r的增大而先增大后減小 一直做負功 分子勢能增大 故a b錯 當r r0時分子間表現(xiàn)為斥力 且分子力隨著r的減小而增大 當r減小時分子力做負功 分子勢能增大 故選項c正確 d錯 答案 c 變式訓練 2 如圖所示 用f表示兩分子間的作用力 ep表示分子間的分子勢能 在兩個分子之間的距離由10r0變?yōu)閞0的過程中 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 10分 在做 用油膜法估測分子的大小 的實驗中 油酸酒精溶液的濃度為每104ml溶液中有純油酸6ml 用注射器測得1ml上述溶液中有液滴50滴 把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 在玻璃板上描出油膜的輪廓 隨后把玻璃板放在坐標紙上 其形狀如圖所示 坐標紙中正方形方格的邊長為20mm 求 1 油酸膜的面積 2 每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積 3 根據(jù)上述數(shù)據(jù) 估測出油酸分子的直徑 1 求油酸膜的面積時 先數(shù)出 整 方格的個數(shù) 對剩余小方格的處理方法是 不足半個的舍去 多于半個的算一個 數(shù)一數(shù)共有55個小方格 所以油酸膜面積s 55 2 10 2 2m2 2 2 10 2m2 3分 答案 1 2 2 10 2m2 2 1 2 10 11m3 3 5 5 10 10m 變式訓練 3 2011 大綱全國高考 在 油膜法估測油酸分子的大小 實驗中 有下列實驗步驟 往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水 待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上 計算出油膜的面積 根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù) 由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤上 然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步驟中 正確的順序是 填寫步驟前面的