高考物理大一轮复习 第十一章分子动理论 内能优秀课件.ppt

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1、高考物理大一轮复习 第十一章 分子动理论 内能课件第1页，本讲稿共29页一、分子动理论一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小知识梳理知识梳理a.分子的直径(视为球模型):数量级为10-10m。b.分子的质量:数量级为10-26kg。(2)阿伏加德罗常数a.1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.021023mol-1。b.阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。第2页，本讲稿共29页2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象a.定义:不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。b.实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子

2、的无规则运动产生的。第3页，本讲稿共29页(2)布朗运动a.定义:悬浮在液体中的小颗粒总在不停地做无规则运动叫做布朗运动。b.特点:不停地,无规则;颗粒越小,温度越高,布朗运动越明显。c.布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动,布朗运动的无规则性是液体(或气体)分子运动无规则性的反映。(3)热运动分子永不停息的无规则运动叫做热运动。分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。第4页，本讲稿共29页3.分子间存在着引力和斥力(1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引

3、力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化的快。(3)分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图所示)可知:第5页，本讲稿共29页r=r0时,F引=F斥,分子力F=0。rr0时,F引F斥,分子力F为引力。rr0时,F引F斥,分子力F为斥力。当分子间距离大于10r0(约为10-9m)时,分子力很弱,可以忽略不计。第6页，本讲稿共29页4.统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的,这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规律,这种由大量偶然事件的整体所表现出

4、来的规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。二、温度、温标与物体的内能二、温度、温标与物体的内能1.温度两个系统处于热平衡时,它们必定具有某个共同的热学性质,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。第7页，本讲稿共29页2.两种温标摄氏温标和热力学温标。关系:T=t+273.15K。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。第8页，本讲稿共29页4.分子的势能(1)意义:由

5、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。第9页，本讲稿共29页1.(1)布朗运动就是分子的运动。()(2)分子间引力随分子间距离的增大而减小,分子间斥力随分子间距离的增大而增大。()(3)分子力减小时,分子势能也一定减小。()(4)物体的机械能减小时,内能不一定减小。()答案(1)(2)(3)(4)第1

6、0页，本讲稿共29页2.(多选)两个分子从靠近得不能再近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是()A.分子间的引力和斥力都在减小B.分子间的斥力在减小,引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D.分子间相互作用的合力,先减小后增大,再减小到零答案AD分子间同时存在着引力和斥力,当距离增大时,二者都在减小,只是斥力减小得比引力快。当分子间距离rr0时,分子间的斥力小于引力,分子力表现为引力。当r=r0时,合力为零。当r时,分子间相互作用力为零。所以分子力的变化是先减小后增大,再减小到零。故A、D正确。第11页，本讲稿共29页3.下列说法中正

7、确的是()A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.做加速运动的物体,由于速度越来越大,因此物体分子的平均动能越来越大D.外界对物体做功时,物体的内能不一定增加答案DA错是因为没有全面考虑内能是物体内所有分子的动能和势能的总和。温度低只表示物体分子平均动能小,而不表示势能一定也小,也就是所有分子的动能和势能的总和不一定也小,所以选项A是错的。实际上因为不同物质的分子质量不同,而动能不仅与速度有关,也与分子质第12页，本讲稿共29页量有关,单从一方面考虑问题是不够全面的,所以选项B也是错的。C错的原因是混淆了微观分子无规则运动与宏观物体运动的差别。分子的平均动能只是分子无规则

8、运动的动能,而物体加速运动时,物体内所有分子均参与物体的整体、有规则的运动,这时物体整体运动虽然越来越快,但并不能说明分子无规则运动的剧烈情况就要加剧。从本质上说,分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关,而与物体的宏观运动情况无关。由于物体内能的变化与两个因素有关,即做功和热传递两方面。内能是否改变要从这两方面综合考虑。若做功转化为物体的内能等于或小于物体放出的热量,则物体的内能不变或减少。即外界对物体做功时,物体的内能不一定增加,选项D是正确的。第13页，本讲稿共29页4.下列说法中正确的是()A.已知某物质的摩尔质量和分子质量,可以算出阿伏加德罗常数B.已知某物质的摩尔质量和分子体积,

9、可以算出阿伏加德罗常数C.当两个分子之间的距离增大时,分子引力和斥力的合力一定减小D.当两个分子之间的距离增大时,分子势能一定减小答案A阿伏加德罗常数等于摩尔质量与分子质量的比值,A正确,B错误;两个分子之间的距离增大时,分子引力和斥力都要减小,但在rr0区域,随着分子间距的增大,分子引力和斥力的合力表现为引力,是先变大再减小,C错误;在rr0区域,随着分子间距的增大,分子引力和斥力的合力表现为引力,且引力做负功,分子势能增加,D错误。第14页，本讲稿共29页1.布朗运动的理解(1)研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒。(2)特点:永不停息;无规则;颗粒越小,现象越明显;温度越高,运动越激烈;

10、肉眼直接看不到。(3)成因:布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的间接反映。重难一微观分子热运动与其宏观表现的关系重难一微观分子热运动与其宏观表现的关系重难突破重难突破第15页，本讲稿共29页两种运动比较项目布朗运动热运动活动主体固体微小颗粒分子区别布朗运动是微小颗粒的运动,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,但它本身以及周围的分子仍在做热运动热运动是指分子的运动,分子无论大小都做热运动,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,都随温度升高而变得更加激烈,都是肉眼所不能直接看见的联系布朗运动是由固体小颗粒

11、受到周围分子做热运动的撞击力的不平衡而引起的,它是分子做无规则运动的间接反映2.布朗运动和分子热运动的比较第16页，本讲稿共29页典例1关于分子热运动和布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B.布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动C.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著D.当物体温度达到0时,物体分子的热运动就会停止解析布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,A错误;布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,B正确;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,C错误;热运动在0时

12、不会停止,D错误。答案B第17页，本讲稿共29页1-1下列说法中正确的是()A.布朗运动可能是液体分子的热运动,也可能是固体颗粒的运动B.布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹C.当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大D.物体温度改变时,物体分子的平均动能不一定改变答案C解析布朗运动是悬浮小颗粒的运动,布朗运动图中不规则折线是将间隔相等时间描出的小颗粒所在位置的点用直线按时间顺序依次连接起来得到的,不表示液体分子的运动轨迹,A、B错误;当分子间的距离变小时,分子间作用力如果表现为引力,则分子力减小(或先增大后减小),分子间作用力如果表现为斥力,则分子力增大,C正确;温

13、度是分子平均动能的标志,物体温度改变时,物体分子的平均动能一定改变,D错误。第18页，本讲稿共29页名称项目分子力F与分子间距离的关系分子势能Ep与分子间距离的关系图象重难二分子力、分子势能与分子间距离的关系重难二分子力、分子势能与分子间距离的关系第19页，本讲稿共29页随分子间距离的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引F斥,F表现为引力r增大,引力做负功,分子势能增加r减小,引力做正功,分子势能减小r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r10r0F引和F斥都已十分微弱,可以认为分子间没有相

14、互作用力分子势能为零第20页，本讲稿共29页典例典例2下列关于分子力和分子势能的说法中,正确的是()A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小第21页，本讲稿共29页解析当分子间距为r0时为平衡位置,当rr0时分子间表现为引力,且分子力随r的增大而先增大后减小,当r增大时,分子力做负功,分子势能增大,故A、B错;当rr0时分子间表现为斥力,且分子力随着r的减小

15、而增大,当r减小时分子力做负功,分子势能增大,故选项C正确,D错。答案C第22页，本讲稿共29页2-1(多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为-E0。若两分子所具有的总能量为零,则下列说法中正确的是()A.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大B.乙分子在P点(x=x2)时,动能为E0C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态D.乙分子的运动范围为xx1第23页，本讲稿共29页答案BD解析分子处于r0位置时所受分子力为零,加速度为零,此时分子势能最小,分子的动能最大,总能量保持不变,由图可知x

16、2位置即是r0位置,此时加速度为零,A错;x=x2位置,分子势能为-E0,则动能为E0,B项正确。在Q点,Ep=0,但分子力不为零,分子并非处于平衡状态,C项错。乙分子沿x轴向甲分子靠近的过程中,分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小,即分子的速度先增大后减小,到Q点分子的速度刚好减为零,此时由于分子斥力作用,乙分子远离甲分子运动,即乙分子运动的范围为xx1,D项正确。第24页，本讲稿共29页微观量的估算方法微观量的估算方法设物体(固体或液体)的体积为V,质量为m,密度为,摩尔体积为Vmol,摩尔质量为M,分子体积为V0,分子质量为m0,分子数为n,阿伏加德罗常数为NA,则1.分子的质量:

17、m0=思想方法思想方法2.分子数:n=3.固体、液体分子的体积V0和直径d建立微观模型:分子一个一个紧密排列,将物质的摩尔体积分成NA个等份,每一等份就是一个分子,每个分子就是一个直径为d的小球。由V0=d3,得d=。第25页，本讲稿共29页4.气体分子间距D建立微观模型:将1mol气体的体积(注意:同质量的同一种气体,在不同状态下的体积是不同的,只有标准状态下,1mol气体的体积才为22.4L)Vmol分成NA个小立方体,每个小立方体的中心是一个气体分子,则小立方体的边长就是分子间的距离。由=D3,得D=。第26页，本讲稿共29页典例典例教育部办公厅和卫生部办公厅联合发布了关于进一步加强学校

18、控烟工作的意见。意见中要求,教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟,通过自身的戒烟,教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑。试估算一个高约2.8m,面积约10m2的两人办公室,若只有一人吸了一根烟。求:估算被污染的空气分子间的平均距离;另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子。(人正常呼吸一次吸入气体300cm3,一根烟大约吸10次)第27页，本讲稿共29页n=6.021023=8.11022(个)办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为=2.91021(个/m3)每个污染分子所占体积为V=m3所以平均距离为L=710-8m。被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为2.9102130010-6=8.71017(个)。答案710-8m8.71017个解析吸烟者吸一根烟吸入气体的总体积为10300cm3含有空气分子数为第28页，本讲稿共29页针对训练针对训练(多选)某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA不可表示为()A.NA=B.NA=C.NA=D.NA=答案CD解析阿伏加德罗常数NA=,其中V应为每个气体分子所占有的体积,而V0是气体分子的体积,故选项C错误。选项D中,V0不是气体分子的质量,因而也是错误的。第29页，本讲稿共29页