第十五章　第1課時(shí)　分子動(dòng)理論　內(nèi)能　固體和液體-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

考情分析試題情境生活實(shí)踐類霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計(jì)、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y(cè)器、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、氧氣分裝等學(xué)習(xí)探究類分子動(dòng)理論、固體和液體的性質(zhì)、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)定律、用油膜法估測(cè)油酸分子的大小、探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系第1課時(shí)分子動(dòng)理論內(nèi)能固體和液體目標(biāo)要求1.了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，了解物體內(nèi)能的決定因素，掌握分子間距與分子勢(shì)能的關(guān)系。2.了解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠從微觀的角度解釋氣體壓強(qiáng)。3.知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，了解液晶的主要性質(zhì)；了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因?？键c(diǎn)一分子動(dòng)理論(一)物體是由大量分子組成的1．分子的大小(1)分子的直徑：數(shù)量級(jí)為_(kāi)_______m；(2)分子的質(zhì)量：數(shù)量級(jí)為10－26kg。2．阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，通?？扇A＝________________mol－1。3．聯(lián)系微觀和宏觀的四個(gè)重要關(guān)系微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。(1)一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)。(2)一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注：對(duì)氣體，V0為分子所占空間體積)。(3)物體所含的分子數(shù)：N＝nNA物體所含物質(zhì)的量n＝eq\f(V,Vmol)或n＝eq\f(m,M)。(4)物體的體積和質(zhì)量的關(guān)系Vmol＝eq\f(M,ρ)或V＝eq\f(m,ρ)。4．求解分子直徑或棱長(zhǎng)時(shí)的兩種模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固體和液體)。(2)立方體模型：V0＝d3，得棱長(zhǎng)d＝eq\r(3,V0)(常用于求相鄰氣體分子間平均距離)。1．只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以估算出氣體分子的直徑。()2．已知銅的密度、摩爾質(zhì)量以及阿伏加德羅常數(shù)，可以估算銅分子的直徑。()3．某種氣體單個(gè)分子的質(zhì)量除以單個(gè)分子的體積，等于氣體的密度。()例1(2023·北京市第十二中學(xué)期中)一定量某種氣體的質(zhì)量為m，該氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m0和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為()A．NA＝eq\f(V,V0) B．NA＝eq\f(ρV,m0)C．NA＝eq\f(m,m0) D．NA＝eq\f(M,ρV0)例2(2023·江蘇連云港市期中)浙江大學(xué)高分子系制備出了一種超輕氣凝膠——它刷新了目前世界上最輕固態(tài)材料的紀(jì)錄。設(shè)該種氣凝膠的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為kg/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求：(1)體積為V(單位為m3)的氣凝膠中含有的分子數(shù)；(2)每個(gè)氣凝膠分子的直徑。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度ρ與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個(gè)分子的體積V0都可通過(guò)阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來(lái)(如圖所示)。(二)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)1．?dāng)U散現(xiàn)象(1)定義：________種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象；(2)實(shí)質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度________，擴(kuò)散得越快。2．布朗運(yùn)動(dòng)(1)定義：懸浮________的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；(2)實(shí)質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)反映了________________的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；(3)特點(diǎn)：微粒越________，運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越________，運(yùn)動(dòng)越明顯。3．熱運(yùn)動(dòng)(1)分子永不停息的________________運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng)；(2)特點(diǎn)：分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。1．?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都是分子熱運(yùn)動(dòng)。()2．溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。()3．在布朗運(yùn)動(dòng)中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。()例3(2023·山西太原市期中)裝滿冷水的玻璃杯靜置于桌面上，若將一滴墨水輕輕滴到水中，過(guò)一會(huì)墨水逐漸散開(kāi)，直到整杯水都變黑。下列說(shuō)法正確的是()A．這一現(xiàn)象是由于水分子的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生B．這一現(xiàn)象主要是由于墨水受到重力產(chǎn)生C．這一現(xiàn)象主要是由于水的對(duì)流形成的D．將杯中的冷水換成熱水，這一過(guò)程會(huì)進(jìn)行的更迅速例4(2024·山東省模擬)2023年3月底受冷空氣以及大風(fēng)天氣影響，全國(guó)各地均出現(xiàn)不同程度的沙塵天氣，內(nèi)蒙古、北京等中北部地區(qū)局部有強(qiáng)沙塵暴，甚至局部地區(qū)出現(xiàn)下“泥點(diǎn)”的惡劣天氣，山東、河南、安徽、江蘇等華東地區(qū)也都出現(xiàn)AQI(空氣質(zhì)量指數(shù))爆表達(dá)到500的現(xiàn)象，AQI指數(shù)中一項(xiàng)重要指標(biāo)就是大家熟知的PM2.5指數(shù)，PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5μm的懸浮顆粒物，漂浮在空中，很難自然沉降到地面。對(duì)于上述天氣現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是()A．中北部地區(qū)出現(xiàn)的沙塵暴中的沙塵顆粒所做的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)B．一團(tuán)質(zhì)量不變的沙塵暴從溫度較低的地區(qū)吹到溫度較高的地區(qū)，溫度逐漸升高，風(fēng)速逐漸減小，其內(nèi)能逐漸減小C．PM2.5顆粒的尺寸與空氣中氧氣分子的尺寸數(shù)量級(jí)相同D．PM2.5顆粒在空氣中的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于大量空氣分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)其撞擊的不平衡性引起的(三)分子之間存在著相互作用力1．物質(zhì)分子間存在空隙。2．分子間同時(shí)存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而________，隨分子間距離的減小而________，________力變化得較快。3.實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的________。分子力與分子間距離的關(guān)系圖線如圖所示。由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線可知：(1)當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，分子力為_(kāi)_______；(2)當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為_(kāi)_______；(3)當(dāng)r＜r0時(shí)，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為_(kāi)_______；(4)當(dāng)分子間距離大于10r0(約為10－9m)時(shí)，分子力很弱，可以忽略不計(jì)。1．當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子力為零，說(shuō)明此時(shí)分子間既不存在引力，也不存在斥力。()2．當(dāng)分子間距離r＞r0時(shí)，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力。()3．當(dāng)分子間的距離r＜r0時(shí)，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力。()考點(diǎn)二溫度和內(nèi)能1．溫度一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的______。2．兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273.15K。3．分子動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是________________所具有的動(dòng)能；(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值，________是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志；(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的________。4．分子勢(shì)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__________________決定的能。(2)分子勢(shì)能的決定因素①微觀上：________________________和分子排列情況；②宏觀上：________和狀態(tài)。5．物體的內(nèi)能(1)概念理解：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)________和________________的總和，是狀態(tài)量；(2)決定因素：對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的________和________決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定；(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小________；(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：____________和____________。思考(1)請(qǐng)?jiān)谙铝凶鴺?biāo)系中定性畫(huà)出分子間的作用力F、分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線。(2)根據(jù)圖線完成下列問(wèn)題：①當(dāng)r＞r0時(shí)，當(dāng)r增大，分子間的作用力做________(填“正功”或“負(fù)功”)，分子勢(shì)能________(填“減小”“不變”或“增大”)。②當(dāng)r＜r0時(shí)，當(dāng)r減小時(shí)，分子間的作用力做________(填“正功”或“負(fù)功”)，分子勢(shì)能________(填“減小”“不變”或“增大”)。③當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能________(填“最大”或“最小”)。例5(2023·海南卷·5)下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法正確的是()A．分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過(guò)程中分子勢(shì)能變大C．分子勢(shì)能在r0處最小D．分子間距離在小于r0且減小時(shí)，分子勢(shì)能在減小例6(2021·北京卷·4)比較45℃的熱水和100℃的水蒸氣，下列說(shuō)法正確的是()A．熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸氣的大B．熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小C．熱水分子的速率都比水蒸氣的小D．熱水分子的熱運(yùn)動(dòng)比水蒸氣的劇烈考點(diǎn)三分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1．氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布圖像當(dāng)氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍時(shí)，分子間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)；分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，分子速率大的分子比例較多，平均速率會(huì)增大，如圖所示。2．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力。(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的數(shù)密度。思考如圖為同一密閉氣體在不同溫度時(shí)分子數(shù)百分率隨氣體分子速率分布的兩條曲線。則：________(選填“A”或“B”)表示高溫分布曲線；圖中兩條曲線下面積________(選填“A大”“B大”或“相等”)。考點(diǎn)四固體和液體性質(zhì)的理解1．固體(1)分類：固體分為_(kāi)_______和______________兩類。晶體又分為_(kāi)_________和__________。(2)晶體和非晶體的比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀無(wú)確定的幾何形狀無(wú)確定的幾何外形熔點(diǎn)確定________不確定物理性質(zhì)各向異性________各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互________2.液體(1)液體的表面張力①作用效果：液體的表面張力使液面具有________的趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，________形表面積最小。②方向：表面張力跟液面________，跟這部分液面的各條分界線________。③形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為_(kāi)_______。(2)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)①當(dāng)液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強(qiáng)時(shí)，液體能夠浸潤(rùn)固體。反之，液體不浸潤(rùn)固體。②毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中________，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中________。3．液晶(1)液晶的物理性質(zhì)①具有液體的________________。②具有晶體的________________________。(2)液晶的微觀結(jié)構(gòu)從某個(gè)方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無(wú)章的。1．晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。()2．液晶是液體和晶體的混合物。()3．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體。()4．在空間站完全失重的環(huán)境下，水滴能收縮成標(biāo)準(zhǔn)的球形是因?yàn)橐后w表面張力的作用。(