【物理】2023-2024学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 分子动理论与气体实验定律章末复习课件

规律归纳分类聚焦章末综合测评（一）核心素养构建物理观念：阿伏伽德罗常数、扩散现象、布朗运动、分子的热运动、分子引力、分子斥力、分子力、分子动理论、分子势能、统计规律、玻意耳定律、查理定律和盖—吕萨克定律。科学思维：1.会用阿伏伽德罗常数进行有关计算和估算。2.理解扩散现象和布朗运动产生的原因。3.掌握扩散现象、布朗运动与分子热运动的区别和联系。4.通过分析分子力做功情况，判断分子势能的变化情况，从而确定分子势能与分子间距离的关系。核心素养构建5.会计算封闭气体的压强。6.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算。7.熟练掌握查理定律和盖—吕萨克定律，并能灵活运用其解决实际问题。科学探究：1.用油膜法估测分子的大小。2.探究气体作等温变化的压强和体积的关系。[典例1]

很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝56L，囊中氮气密度ρ＝2.5kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028kg/mol，阿伏伽德罗常数NA＝6×1023

mol－1。试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果保留一位有效数字)。[答案]

(1)3×1024个(2)3×10－9

m素养2

分子力图像和分子势能图像的应用分子力随分子间距离的变化图像与分子势能随分子间距离的变化图像非常相似，却有着本质的区别。(1)分子力曲线分子间作用力与分子间距离的关系曲线如图甲所示，纵轴表示分子间作用力f；斥力为正，引力为负，正、负表示力的方向；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时引力与斥力大小相等。(2)分子势能曲线分子势能随分子间距离变化的关系曲线如图乙所示，纵轴表示分子势能Ep；分子势能有正、负，但正、负反映其大小，正值一定大于负值；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时分子势能最小。(3)曲线的比较图甲中分子间距离r＝r0处，对应的是分子力为零，而在图乙中分子间距离r＝r0处，对应的是分子势能最小，但不为零。[典例2]

(多选)图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是(

)A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大[解析]

由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，为负值；当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增大。由此知选项C、D正确。[答案]

CD素养3

分子热运动和物体的内能1．分子热运动：分子热运动是永不停息且无规则的，温度越高，分子热运动越剧烈。大量分子的运动符合统计规律。扩散现象能直接说明分子在做热运动，而布朗运动能间接说明分子在做热运动。2．物体的内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和。(1)由于温度越高，分子平均动能越大，所以物体的内能与温度有关。(2)由于分子势能与分子间距离有关，而分子间距离与物体体积有关，因此物体的内能与物体的体积有关。(3)由于物体的质量不同，分子数目不同，分子势能与分子动能的总和不同，所以物体的内能与物体的质量也有关系。总之，物体的内能与物体的温度、体积和质量都有关系。[典例3]

下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是(

)A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加C．一定量气体的内能等于其所有分子的热运动动能和分子势能的总和D．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加[解析]

气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子热运动的结果，选项A错误；100℃的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，选项B错误；根据内能的定义可知选项C正确；如果气体的温度升高，那么分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定都增加，选项D错误。[答案]

C素养4

气体实验定律的应用1．玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律可分别看成是理想气体状态方程在T恒定、V恒定、p恒定时的特例。2．正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键。求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强。(2)也可以把封闭气体的物体(如液柱、活塞、气缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解。3．注意气体实验定律只适用于一定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取研究对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题。[典例4]

如图所示，足够长的圆柱形气缸竖直放置，其横截面积为1×10－3

m2，气缸内有质量m＝2kg的活塞，活塞与气缸壁密封良好，不计摩擦。开始时活塞被销子K销于图中位置，离缸底12cm，此时气缸内密闭气体的压强为1.5×105

Pa，温度为300K。外界大气压为1.0×105

Pa，g＝10m/s2。(1)现对密闭气体加热，当温度升到400K时，其压强为多少？(2)达到问题(1)的条件时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，气缸内气体的温度为360K，则这时活塞离缸底的距离为多少？[答案]

(1)2.0×105

Pa

(2)18cm素养5

气体图像问题的综合应用要会识别图像反映的气体状态的变化特点，并且熟练进行图像的转化，理解图像的斜率、截距的物理意义。