適用于新高考新教材廣西專版2024屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)第1節(jié)分子動理論內(nèi)能課件

第1節(jié)分子動理論內(nèi)能第十四章內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破【課程標(biāo)準(zhǔn)】

1.了解分子動理論的基本觀點及相關(guān)的實驗證據(jù)。通過實驗,了解擴(kuò)散現(xiàn)象。觀察并能解釋布朗運動。2.了解分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律,知道分子運動速率分布圖像的物理意義。3.了解固體的微觀結(jié)構(gòu)。知道晶體和非晶體的特點。能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實例,了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用。4.了解材料科學(xué)的有關(guān)知識及應(yīng)用,體會它們的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展的影響。5.觀察液體的表面張力現(xiàn)象。了解表面張力產(chǎn)生的原因。知道毛細(xì)現(xiàn)象。6.通過實驗,了解氣體實驗定律,知道理想氣體模型,能用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強和氣體實驗定律。7.知道熱力學(xué)第一定律。通過有關(guān)史實,了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程,體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義。8.理解能量守恒定律,能用能量守恒的觀點解釋自然現(xiàn)象。體會能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。通過自然界中宏觀過程的方向性,了解熱力學(xué)第二定律【核心素養(yǎng)】

【試題情境】

【考向預(yù)測】

生活實踐類高壓鍋、氣壓計、濕度計、海浪發(fā)電機(jī)、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y器、噴霧器、火罐、拔罐等學(xué)習(xí)探索類分子動理論、固體和液體的性質(zhì)、氣體實驗定律、熱力學(xué)定律、油膜法測分子直徑實驗、探究等溫情況下一定氣體壓強與體積的關(guān)系高考對本部分的考查方向比較廣泛,每個知識點都有可能涉及,既有選擇題,又有計算題。考查的具體內(nèi)容主要包括以下幾個方面:①分子動理論、固體和液體的性質(zhì);②熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的圖像問題;③結(jié)合汽缸模型、U形管模型、直管模型、L形管模型以及生產(chǎn)生活中的器皿,考查氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程強基礎(chǔ)增分策略一、分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)、阿伏加德羅常數(shù)

6.02×1023小顆粒0引力斥力應(yīng)用提升1.下列關(guān)于布朗運動的說法正確的是(

)A.布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B.布朗運動證明,組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動C.一鍋水中撒一點胡椒粉,加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾,這說明溫度越高布朗運動越激烈D.在顯微鏡下可以觀察到煤油中小?；覊m的布朗運動,這說明煤油分子在做無規(guī)則運動答案

D解析

布朗運動是指懸浮于液體(或氣體)中的固體小顆粒受液體(或氣體)分子碰撞不平衡而表現(xiàn)出來的無規(guī)則運動,它是液體(或氣體)分子無規(guī)則運動的表現(xiàn),所以A、B、C均錯誤,D正確。2.(多選)如圖,用溫度計測量質(zhì)量已知的甲、乙、丙三杯水的溫度,根據(jù)測量結(jié)果可以知道(

)A.甲杯中水的內(nèi)能最少B.甲、乙杯中水的內(nèi)能一樣多C.丙杯中水分子的平均動能最大D.甲杯中水分子的平均動能小于乙杯中水分子的平均動能答案

AC解析

溫度是分子平均動能的標(biāo)志,所以選項C正確,D錯誤;物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能之和,所以B錯誤,A正確。二、分子運動速率分布規(guī)律1.氣體分子運動的特點:氣體分子間距較

,分子力可以忽略,因此可以認(rèn)為氣體分子間除碰撞外不受其他力的作用,故氣體能充滿

。

2.氣體的壓強(1)產(chǎn)生原因:由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁,形成對器壁各處均勻、持續(xù)的作用力。(2)決定因素:氣體分子的

和

。

易錯辨析

(1)布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動。(

)(2)溫度越高,布朗運動越劇烈。(

)(3)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大。(

)大整個空間平均速率數(shù)密度×√×三、內(nèi)能1.分子的動能(1)分子動能是

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,

是分子熱運動的平均動能的標(biāo)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

。

分子熱運動溫度總和2.分子的勢能(1)由于分子間存在著引力和斥力,所以分子具有由它們的

決定的能,即分子勢能。

(2)分子勢能的影響因素微觀上:分子勢能的大小是由分子間的相對位置決定的;宏觀上:分子勢能與物體的

有關(guān)。

3.物體的內(nèi)能(1)物體的內(nèi)能等于物體中所有分子的熱運動的

與分子

的總和。(2)對于給定的物體,其內(nèi)能大小與

和

有關(guān)。

(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小

。

相對位置體積動能勢能溫度體積無關(guān)易錯辨析

(4)溫度升高,所有分子運動的速率都變大。(

)(5)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時,分子勢能隨分子間距離的增大而增大。(

)×√應(yīng)用提升3.兩個分子由距離很遠(yuǎn)(r>10-9m)逐漸靠攏到很難再靠近的過程中,分子間作用力的大小將(

)A.先減小后增大 B.先增大后減小C.先增大后減小再增大 D.先減小后增大再減小答案

C解析

根據(jù)分子間相互作用力的特點,兩個分子由距離很遠(yuǎn)逐漸靠攏到很難再靠近的過程中,分子間作用力先增大后減小再增大,故C正確。4.(2022春河北張家口期末)如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點O,乙分子從位置x3處由靜止釋放后僅在分子間相互作用力下沿x軸運動,兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖中曲線所示,已知圖中分子勢能最小值為-E0,下列說法正確的是(

)A.乙分子在位置x2時,加速度為0B.乙分子在位置x1時,其動能最大C.乙分子在位置x2時,動能等于E0D.甲、乙分子的最小距離等于x1答案

A

解析

由題圖可知當(dāng)x=x2時分子勢能最小,即為平衡位置,在平衡位置分子間作用力為零,其加速度為零,故A正確;在x=x1時分子勢能為0,乙分子從位置x3處由靜止釋放,由于兩分子所具有的總能量為負(fù),即E總=Ep+Ek<0,在x1處Ek<0,因此乙分子無法到達(dá)x1處,即甲、乙分子的最小距離大于x1,故B、D錯誤;結(jié)合圖像和題意,由于兩分子所具有的總能量為負(fù),即E總=Ep+Ek<0,故乙分子在x2處Ek<E0,故C錯誤。5.(人教版教材選擇性必修第三冊P17習(xí)題改編)已知鐵的摩爾質(zhì)量為5.6×10-2kg/mol,密度為7.9×103kg/m3,求每個鐵分子的質(zhì)量和鐵分子的體積。答案

9.3×10-26kg

1.2×10-29

m3增素能精準(zhǔn)突破考點一微觀量的估算[師生共研]1.分子模型

2.宏觀量、微觀量以及它們之間的關(guān)系的理解

【典例突破】典例.科學(xué)家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66kg/mol,其分子可視為半徑為3×10-9m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1。請估算該蛋白的密度。(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)思維點撥

根據(jù)分子模型,先計算一個分子的體積,再計算摩爾體積,根據(jù)密度公式可計算結(jié)果(注意有效數(shù)字)。答案

1×103

kg/m3考題點睛

考點考向點睛分子大小微觀量估算規(guī)律:用阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系微觀量與宏觀量分析解決方法:用分子球體模型計算分子的體積,用

得結(jié)果模型:球體和立方體分子模型易錯:注意固體、液體和氣體分子間距及分子分布與體積的關(guān)系素養(yǎng)點撥

微觀量估算的三點注意(1)微觀量的估算應(yīng)利用阿伏加德羅常數(shù)的橋梁作用,依據(jù)分子數(shù)N與摩爾數(shù)n之間的關(guān)系N=n·NA,并結(jié)合密度公式進(jìn)行分析計算。(2)注意建立立方體分子模型或球體分子模型,通常把固體、液體分子模擬為球形或立方體形,氣體分子所占據(jù)的空間可模擬為立方體模型。(3)對液體、固體物質(zhì)可忽略分子之間的間隙;對氣體物質(zhì),分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子的大小,氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值不等于氣體分子的體積,僅表示一個氣體分子平均占據(jù)的空間大小。【對點演練】1.(多選)鉆石是首飾和高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料,設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉=0.2克,則(

)答案

BD2.(2022廣東東莞期末)用油膜法估測油酸分子直徑的實驗中,一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V,油膜面積為S,油酸的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,下列說法正確的是(

)答案

B

3.(2022江蘇宿遷期末)若以μ表示水的摩爾質(zhì)量,V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積,ρ為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度,NA為阿伏加德羅常數(shù),m、V0分別表示每個水分子的質(zhì)量和體積,下面四個關(guān)系式正確的是(

)答案

B

考點二布朗運動與分子熱運動、分子速率分布[自主探究]1.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較

現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運動,發(fā)生在任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動,只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動,不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(1)都是無規(guī)則運動;(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動2.氣體的分子動理論(1)氣體分子間的作用力:氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑,氣體分子之間的作用力十分微弱,可以忽略不計,氣體分子間除碰撞外無相互作用力。(2)氣體分子的速率分布:表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。(3)氣體分子的運動方向:氣體分子的運動是雜亂無章的,但向各個方向運動的機(jī)會均等。(4)氣體分子的運動與溫度的關(guān)系:溫度一定時,某種氣體分子的速率分布是確定的,速率的平均值也是確定的,溫度升高,氣體分子的平均速率增大,但不是每個分子的速率都增大。【對點演練】4.下圖為兩分子的分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像,對此,以下說法正確的是(

)A.當(dāng)r>r1時,分子間的引力大于斥力B.固體相鄰分子間的距離約等于r1C.液體存在表面張力是因為表面層中相鄰分子的平均間距大于r2D.將分子間距由r1增大到r2,分子間引力與斥力的合力會變大答案

C解析

分子間的距離為平衡距離時,分子勢能最小,所以圖像中r2為平衡距離,當(dāng)r<r2時,分子斥力大于分子引力,當(dāng)r>r1時,分子間的引力可能大于斥力,也可能小于斥力,A錯誤;固體相鄰分子間的距離約等于平衡距離r2,B錯誤;液體存在表面張力是因為表面層中相鄰分子間的引力大于斥力,所以平均間距大于r2,C正確;將分子間距由r1增大到r2,分子間引力與斥力的合力會變小,D錯誤。5.(2022北京海淀期末)下圖為懸浮在液體中的3顆小炭粒每隔5s在坐標(biāo)紙上標(biāo)記位置的連線。下列說法正確的是(

)A.這些折線表示的是小炭粒的運動軌跡B.小炭粒沿折線上相鄰標(biāo)記位置的連線做勻速直線運動C.可以準(zhǔn)確預(yù)測下一個5s后這3顆小炭粒的位置D.小炭粒的運動反映了液體分子的運動情況答案

D

解析

這些折線表示的是小炭粒的位置的連線,中間過程小炭粒仍然做的是無規(guī)則運動,并不是小炭粒的運動軌跡,故A、B錯誤;因為小炭粒做的是無規(guī)則運動,所以不能準(zhǔn)確預(yù)測下一個5

s后這3顆小炭粒的具體位置,故C錯誤;由于液體分子對小炭粒的撞擊,小炭粒處于非平衡狀態(tài),因此小炭粒的運動是無規(guī)則運動,反映了液體分子在不停地做無規(guī)則運動,故D正確。6.(2022山東棗莊期末)下圖是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布情景圖像,則下列說法正確的是(

)A.圖線①是氧氣分子在100℃時的速率分布情景圖線B.兩種溫度下,氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律C.隨著溫度的升高,每一個氧氣分子的速率都增大D.100℃的氧氣,速率大的分子比例較少,其分子的平均速率比0℃的小答案

B

解析

由題圖可知,②中速率大的分子占據(jù)的比例較大,則說明②對應(yīng)的平均動能較大,故②對應(yīng)的溫度較高,所以①是氧氣分子在0

℃下的速率分布情景圖線,故A錯誤;兩種溫度下,都是中等速率的分子數(shù)所占的比例大,呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律,故B正確;隨著溫度的升高,氧氣分子的平均速率增大,但不是每一個分子的速率都增大,故C錯誤;隨著溫度的升高,速率大的氧氣分子所占的比例增大,從而使氧氣分子的平均速率增大,比0

℃的要大,故D錯誤。7.下面的表格是某地區(qū)1~6月份的氣溫與氣壓對照表:月份123456平均氣溫/℃1.43.910.719.626.730.2平均大氣壓/105

Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.9984根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,該地區(qū)從1月份到6月份(

)A.空氣分子無規(guī)則熱運動劇烈程度呈減小的趨勢B.6月的任何一個空氣分子的無規(guī)則熱運動的速率一定比它在1月時速率大C.單位時間對單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢D.單位時間內(nèi)地面上單位面積所受空氣分子碰撞的總沖量呈增加的趨勢答案

C解析

溫度是分子平均動能的標(biāo)志,溫度越高,分子的平均動能越大,分子無規(guī)則熱運動越劇烈,從1月到6月,溫度逐漸升高,空氣分子無規(guī)則熱運動劇烈程度呈增大的趨勢,故A錯誤;6月溫度最高,分子平均動能最大,但分子平均動能是對大量分子的一種統(tǒng)計規(guī)律,對于具體的某一個分子并不適用,所以不能說明6月的任何一個空氣分子的無規(guī)則熱運動的速率一定比它在1月時速率大,故B錯誤;根據(jù)氣體壓強的微觀意義,氣體壓強和單位時間對單位面積地面撞擊次數(shù)、氣體的分子平均動能有關(guān);溫度升高,即氣體的分子平均動能增大,而壓強p減小,說明單位時間對單位面積地面撞擊次數(shù)減小,所以單位時間對單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢,故C正確;根據(jù)氣體壓強的微觀意義,氣體壓強大小在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量大小,大氣壓強呈減小的趨勢,單位時間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量也呈減小的趨勢,故D錯誤?？键c三分子力、分子勢能及物體的內(nèi)能[自主探究]1.分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線

項

目分子間的相互作用力F分子勢能Ep與分子間距的關(guān)系圖像項

目分子間的相互作用力F分子勢能Ep隨分子間距的變化情況r<r0F引和F斥都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,F引<F斥,F表現(xiàn)為斥力r增大,斥力做正功,分子勢能減少r減小,斥力做負(fù)功,分子勢能增加r>r0F引和F斥都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,F引>F斥,F表現(xiàn)為引力r增大,引力做負(fù)功,分子勢能增加r減小,引力做正功,分子勢能減少r=r0F引=F斥,F=0分子勢能最小,但不為零r>10r0(10-9

m)F引和F斥都已十分微弱,可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力分子勢能為零2.物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較

項目內(nèi)

能機(jī)

械

能定義物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和物體的動能及重力勢能和彈性勢能的總和決定由物體內(nèi)部分子微觀運動狀態(tài)決定,與物體整體運動情況無關(guān)與物體宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能面選取有關(guān),和物體內(nèi)部分子運動情況無關(guān)量值任何物體都具有內(nèi)能,恒不為零可以為零測量無法測量。其變化量可由做功和熱傳遞來量度可以測量轉(zhuǎn)化在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化【對點演練】8.(2022陜西渭南月考)如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)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(guān)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,選項中四個圖分別表示乙分子的速度、加速度、分子動能、分子勢能與兩分子間距離的關(guān)系,其中大致正確的是(

)答案

B

解析

乙分子的運動方向始終不變,故A錯誤;加速度與力的大小成正比,方向與力相同,加速度等于零的是C、D點之間,故B正確;分子動能不可能為負(fù)值,故C錯誤;乙分子從A處由靜止釋放,因分子引力做正功,越過平衡位置C點,分子斥力做負(fù)功,因此分子勢能先減小,到C點最小,后增大,但不能大于零,故D錯誤。9.(多選)將一個分子P固定