2017-2018學(xué)年同步備課套餐之物理粵教版選修3-3講義：第一章 分子動理論 第五節(jié)~第六節(jié)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第五節(jié)物體的內(nèi)能第六節(jié)氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律［目標(biāo)定位]1。知道溫度是分子平均動能的標(biāo)志,明確分子勢能與分子間距離的關(guān)系.2。理解內(nèi)能的概念及其決定因素。3.知道氣體分子運動的特點，了解氣體分子速率按統(tǒng)計規(guī)律分布．一、分子動能[導(dǎo)學(xué)探究］分子處于永不停息的無規(guī)則運動中，因而具有動能．(1)為什么研究分子動能的時候主要關(guān)心大量分子的平均動能？(2)物體溫度升高時,物體內(nèi)每個分子的動能都增大嗎？(3）物體做高速運動時，其分子的平均動能會增大嗎？答案（1)分子動能是指單個分子熱運動的動能，但分子是無規(guī)則運動的，因此各個分子的動能以及一個分子在不同時刻的動能都不盡相同,所以研究單個分子的動能沒有意義，我們主要關(guān)心的是大量分子的平均動能．（2)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的集體表現(xiàn)，含有統(tǒng)計的意義，對于單個分子，溫度是沒有意義的，所以物體溫度升高時,某一個分子的動能可能減小,也可能不變．(3）分子的平均動能與宏觀物體運動的動能無關(guān)．［知識梳理］1．溫度在宏觀上是物體冷熱程度的標(biāo)志,在微觀上是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志．2．分子動能的理解(1)由于分子熱運動的速率大小不一，因而我們關(guān)心的是分子熱運動的平均動能．（2）溫度是大量分子平均動能的標(biāo)志,但對單個分子沒有意義．同一溫度下,各個分子的動能不盡相同．（3）分子的平均動能決定于物體的溫度．(4）分子的平均動能與宏觀上物體的運動速度無關(guān)．(填“有"或“無”)．二、分子勢能［導(dǎo)學(xué)探究]功是能量轉(zhuǎn)化的量度,分子力做功對應(yīng)什么形式的能量變化呢？答案分子力做功對應(yīng)分子勢能的變化．[知識梳理］分子勢能是由分子間相對位置決定的勢能，它隨物體體積的變化而變化,與分子間距離r的關(guān)系為:1．當(dāng)r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，r增大時，分子力做負(fù)（填“正”或“負(fù)”）功,分子勢能增大（填“增大"或“減小”)．2．當(dāng)r<r0時,分子力表現(xiàn)為斥力，r減小時，分子力做負(fù)(填“正”或“負(fù))功，分子勢能增大（填“增大"或“減小”)．3．當(dāng)r＝r0時,分子勢能最?。ㄌ睢白畲?或“最小”）．4．如果取兩個分子間相距無限遠(yuǎn)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(guān)系可用如圖1所示的實線表示（分子力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中虛線所示)．圖1三、內(nèi)能1．內(nèi)能:物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和．2．任何物體在任何溫度下都具有內(nèi)能．因為一切物體都是由做永不停息的無規(guī)則運動的分子組成的．3．內(nèi)能的決定因素(1)從微觀上看，物體的內(nèi)能大小由組成物體的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間距離三個因素決定．(2)從宏觀上看，物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度和體積三個因素決定．(3)理想氣體的內(nèi)能：理想氣體忽略了氣體分子的相互作用力和分子勢能,理想氣體的內(nèi)能是所有分子動能的總和，只跟溫度有關(guān)．4．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別：與內(nèi)能不同，機(jī)械能是由物體的機(jī)械運動速度、相對參考面的高度、物體形變大小等決定的能量，它是對宏觀物體整體來說的．聯(lián)系：物體具有內(nèi)能的同時也可以具有機(jī)械能．當(dāng)物體的機(jī)械能增加時，內(nèi)能不一定（填“一定”或“不一定"）增加，但機(jī)械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化．四、氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律1．由于物體是由大量分子組成的，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，但從總體來看，大量分子的運動服從一定的統(tǒng)計規(guī)律．2．氣體分子沿各個方向運動的機(jī)會均等．3．大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多、兩頭少的規(guī)律．4．溫度升高時，所有分子熱運動的平均速率增大,即大部分分子的速率增大，但也有少數(shù)分子的速率減小,這也是統(tǒng)計規(guī)律的體現(xiàn)。一、分子動能例1(多選）關(guān)于分子的動能，下列說法中正確的是(）A．物體運動速度大，物體內(nèi)分子的動能一定大B．物體的溫度升高，物體內(nèi)每個分子的動能都增大C．物體的溫度降低，物體內(nèi)大量分子的平均動能一定減小D．物體內(nèi)分子的平均動能與物體做機(jī)械運動的速度大小無關(guān)答案CD解析分子的動能與機(jī)械運動的速度無關(guān)，溫度升高，分子的平均動能一定增大，但對單個分子來講，其動能可能增大也可能減小．二、分子勢能例2甲、乙兩分子相距較遠(yuǎn)(此時它們之間的分子力可以忽略）,設(shè)甲固定不動,在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過程中,關(guān)于分子勢能的變化情況，下列說法正確的是（)A．分子勢能不斷增大B．分子勢能不斷減小C．分子勢能先增大后減小D．分子勢能先減小后增大答案D解析r＞r0時，靠近時引力做正功，Ep減?。籸＜r0時，靠近時斥力做負(fù)功，Ep增大．三、內(nèi)能例3下列說法正確的是()A．鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內(nèi)能也不變B．物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的內(nèi)能增大C．A、B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B，這說明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能D．A、B兩物體的溫度相同時，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同,分子的平均速率也可能不同答案D解析解答本題的關(guān)鍵是對溫度和內(nèi)能這兩個概念的理解．溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志,內(nèi)能是所有分子動能和分子勢能的總和，故溫度不變時，內(nèi)能可能變化,A項錯誤．兩物體溫度相同，內(nèi)能可能不同，分子的平均動能相同，但由eq\x\to(E）k＝eq\f（1,2）meq\x\to(v)2知，分子的平均速率eq\x\to（v）可能不同，故D項正確．最易出錯的是認(rèn)為有熱量從A傳到B，A的內(nèi)能肯定大，其實有熱量從A傳到B,只說明A的溫度高,內(nèi)能大小還要看它們的總分子數(shù)和分子勢能這些因素,故C項錯誤．機(jī)械運動的速度與分子熱運動的平均動能無關(guān)，故B項錯誤．故正確答案為D。四、氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律例4在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布應(yīng)該是（)A．每個分子速率都相等B．每個分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少C．每個分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布是均勻的D．每個分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很多答案B解析本題考查理想氣體的速率分布規(guī)律，解決本題的關(guān)鍵是要熟知氣體分子速率分布曲線，由麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律知,氣體分子速率大部分集中在某個數(shù)值附近,速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少,所以B正確．1．(分子動能)下列關(guān)于物體的溫度與分子動能的關(guān)系，說法正確的是()A．某物體的溫度是0℃,說明物體中分子的平均動能為零B．物體溫度升高時，每個分子的動能都增大C．物體溫度升高時，分子平均動能增大D．物體的運動速度越大,則物體的溫度越高答案C解析某種氣體溫度是0℃，物體中分子的平均動能并不為零,因為分子在永不停息地運動，A錯；當(dāng)溫度升高時，分子運動加劇,平均動能增大,但并不是每個分子的動能都增大，B錯，C對；物體的運動速度越大，物體的動能越大，這并不能代表物體內(nèi)部分子的熱運動越劇烈,所以物體的溫度不一定高，D錯．2．(分子勢能）(多選)圖2為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線．下列說法正確的是（)圖2A．當(dāng)r大于r1時,分子間的作用力表現(xiàn)為引力B．當(dāng)r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C．當(dāng)r等于r2時，分子間的作用力為零D．在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功答案BC解析當(dāng)r〈r1時，r減小，Ep增大，說明克服分子間作用力做功，也說明分子間作用力表現(xiàn)為斥力，因此選項B正確．r1〈r<r2時，分子勢能隨分子間距離的增大而減小，說明分子力做正功，因此分子間作用力表現(xiàn)為斥力，所以選項A、D均錯．r＝r2時分子間作用力為零,故選項C正確．3．(內(nèi)能）關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是（)A．機(jī)械能可以為零，但內(nèi)能永遠(yuǎn)不為零B．溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能C．溫度越高,物體的內(nèi)能越大D．0°C的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0°C的水的內(nèi)能相等答案A解析機(jī)械能是宏觀能量，當(dāng)物體的動能和勢能均為零時,機(jī)械能就為零；而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，A項對；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度和體積有關(guān)，B、C、D三項錯誤,故選A。4．（氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律）如圖3是氧氣分子在不同溫度（0℃和100℃)下的速率分布圖,由圖可得()圖3A．同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律B．隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增加D．隨著溫度的升高，氧氣分子的平均速率變小答案A解析溫度升高后,并不是每一個氣體分子的速率都增大，而是氣體分子的平均速率變大，并且速率小的分子所占比例減小,則B、C、D錯誤；同一溫度下，氣體分子呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律，A正確．題組一分子動能1．關(guān)于溫度，下列說法正確的是(）A．溫度升高，每個分子的動能都變大B．物體運動速度越大，分子總動能越大，因而物體溫度也越高C．一個分子運動的速率越大,該分子的溫度越高D．溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的平均動能的標(biāo)志答案D解析溫度升高,分子的平均動能變大，而不是每個分子的動能都變大，故A錯．物體宏觀運動的速度對應(yīng)的是機(jī)械能(動能)，與分子無規(guī)則熱運動的平均動能無關(guān)，與物體的溫度無關(guān)，B錯；溫度是對大量分子而言的，是統(tǒng)計、平均的概念,對單個分子無意義,C錯．2．下列說法中正確的是(）A．只要溫度相同,任何物體分子的平均動能相同B．分子動能指的是由于分子定向運動具有的能C．10個分子的動能和分子勢能的總和就是這10個分子的內(nèi)能D．溫度高的物體中的每一個分子的運動速率一定大于溫度低的物體中的每一個分子的運動速率答案A解析溫度相同，物體分子的平均動能相同，故A正確;分子動能指的是由于分子做無規(guī)則熱運動而具有的能，B錯誤；物體內(nèi)能是對大量分子而言的，對于10個分子無意義，故C錯誤；溫度高的物體分子的平均運動速率大(相同物質(zhì)）,但具體的每一個分子的運動速率是不確定的,可能大于平均運動速率，也可能等于平均運動速率，也可能小于平均運動速率,故D錯誤．題組二分子勢能3．（多選)關(guān)于分子勢能和物體體積的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A．當(dāng)物體體積增大時，其分子勢能必定增大B．當(dāng)物體體積增大時,其分子勢能不一定增大C．當(dāng)物體體積減小時，其分子勢能必定減小D．當(dāng)物體體積不變時，其分子勢能一定不變答案BD解析物體的分子勢能與體積不是單值對應(yīng)的關(guān)系,物體體積增大(減小)，分子勢能不一定增大(減小），而體積不變,分子勢能一定不變．4．下列情況分子勢能一定減小的是（）A．分子間距離減小時B．分子間表現(xiàn)為斥力且分子間距離增大時C．分子動能增大時D．分子間作用力做負(fù)功時答案B解析當(dāng)分子間距離減小時，引力可能做正功，也可能做負(fù)功，所以分子勢能可能增大也可能減小，A錯誤;當(dāng)分子間表現(xiàn)為斥力且分子間距離增大時，分子間的作用力做正功，分子勢能減小，B正確;分子動能與分子勢能沒有關(guān)系，C錯誤；分子間的作用力做負(fù)功時，分子勢能增大，D錯誤．5．下列四幅圖中,能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是()答案B解析當(dāng)r〈r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離r增大,分子勢能Ep減小．當(dāng)r〉r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢能Ep增大．當(dāng)r＝r0時,分子力為零,此時分子勢能最?。蔬x項B正確．題組三內(nèi)能6．下列說法正確的是（)A．分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能B．物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定C．物體的速度增大時,物體的內(nèi)能增大D．物體的動能減小時，物體的溫度可能增加答案D解析內(nèi)能是對物體內(nèi)所有分子而言的，單個分子無內(nèi)能可言，選項A錯誤；物體的分子勢能由分子間距離決定，宏觀上表現(xiàn)為由物體的體積決定，所以選項B錯誤；物體的宏觀速度與物體的內(nèi)能沒有關(guān)系，物體的動能與物體的溫度沒有關(guān)系，故選項C錯誤,D正確．7．下列關(guān)于物體內(nèi)能和機(jī)械能的說法正確的是（)A．物體的內(nèi)能大,則機(jī)械能也一定大B．一切物體都具有內(nèi)能C．當(dāng)物體靜止時，物體的內(nèi)能為零D．內(nèi)能是物體的機(jī)械能的另一種說法答案B解析內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能，二者沒有必然的聯(lián)系，A、C、D錯誤；由于分子永不停息地做無規(guī)則運動,故一切物體皆有內(nèi)能，B正確．8．以下說法正確的是(）A．溫度相等的兩塊鐵（固體）,其內(nèi)能一定相等B．溫度不等的兩物體，其內(nèi)能一定不等C．兩物體的內(nèi)能相等，其分子平均動能一定相等D．兩塊相同物質(zhì)組成的物體(固體），質(zhì)量相等,溫度相同,體積相同,則內(nèi)能一樣大答案D解析溫度相等的兩塊鐵，因為不知道其質(zhì)量、體積是否相等,那么其內(nèi)能不一定相等，所以A錯;而對于溫度不等的兩物體,分子平均動能不一樣大，但由于分子勢能、質(zhì)量等因素不確定,就有可能使內(nèi)能一樣大,因此B錯;同樣的道理可知C也錯．物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積決定，故選項D正確．9．三個瓶子分別盛有質(zhì)量相同的氫氣、氧氣和氮氣，它們的溫度相同，則分子平均速率最大的是__________;在不計分子勢能的情況下,氣體內(nèi)能最大的是__________．答案氫氣氫氣解析它們的平均動能相同，即eq\f（1,2）mOvO2＝eq\f(1，2)mNvN2＝eq\f(1,2)mHvH2,而分子質(zhì)量的大小關(guān)系為mO>mN>mH,所以有vH>vN>vO，又因三種氣體的質(zhì)量相同，氫氣的分子總數(shù)最多，由氣體內(nèi)能E內(nèi)＝Neq\x\to(E)k可知，氫氣內(nèi)能最大．題組四氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律10.伽耳頓板可以演示統(tǒng)計規(guī)律．如圖1所示，讓大量小球從上方漏斗形入口落下,則下圖中能正確反映最終落在槽內(nèi)小球的分布情況的是()圖1答案C解析如果從入口處投入單個小球，與鐵釘碰撞后會落入哪一個狹槽是偶然的、隨機(jī)的，少量小球投入后,落入各狹槽的分布情況也帶有偶然性．但是，從入口處同時（或先后)投入大量小球，落入各槽的分布情況則是確定的．多次重復(fù)實驗可知，小球在各槽內(nèi)的分布是不均勻的,以中間槽最多,兩邊最少，故C正確．11．(多選）關(guān)于封閉在容器內(nèi)的一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度升高時，下列說法中正確的是(）A．氣體中的每個分子的速率必定增大B．有的分子的速率可能減小C．速率大的分子數(shù)目增加D．“中