高中物理新高考第一轮复习教案：第1讲　分子动理论　内能

第十四章

热学第1讲分子动理论内能必备知识新学法基础落实一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球体模型，气体分子通常用立方体模型．(2)分子的大小①分子直径：数量级是__________m.②分子质量：数量级是__________kg.③测量方法：__________．(3)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023mol－1.[主干知识·填一填]10－1010－26油膜法2．分子热运动分子永不停息的无规则运动．(1)扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行．(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动，微粒__________，温度__________，布朗运动越显著．3．分子力分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而__________，随分子间距离的减小而__________，但总是斥力变化得较快．越小越高减小增大二、内能1．分子平均动能(1)所有分子动能的__________．(2)温度是分子平均动能的标志．2．分子势能由分子间__________决定的能，在宏观上分子势能与物体__________有关，在微观上与分子间的__________有关．3．物体的内能(1)内能：物体中所有分子的________________与__________的总和．(2)决定因素：温度、__________和物质的量．平均值相对位置体积距离热运动动能分子势能体积三、温度1．意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小)．2．两种温标(1)摄氏温标t：单位℃，在1个标准大气压下，水的__________作为0℃，沸点作为100℃，在0℃～100℃之间等分100份，每一份表示1℃.(2)热力学温标T；单位K，把__________℃作为0K.(3)就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即ΔT＝Δt.只是零值的起点不同，所以二者关系式为T＝t＋273.15K.(4)绝对零度(0K)，是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值．冰点－273.151．与化学中的“分子”不一样，热学研究组成物体的微粒的运动规律和统计规律，把化学中的原子、分子或离子统称为分子．2．扩散现象的本质是分子的运动，固、液、气三态均可发生扩散现象，它直接证明了组成物体的分子在不停地做无规则运动；布朗运动的主体不是分子，而是液体或气体中的悬浮颗粒，它间接证明了分子的无规则运动．3．两分子间距为r0时分子力为零，分子势能最低，但不是零，而是负值，因为一般认为分子间距为无穷远(r>10r0)时，分子势能为零．4．温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同．5．与机械运动相对应的能量称为机械能；与热运动相对应的能量称为内能．宏观上内能由物质的量、温度和体积决定．[规律结论·记一记]一、易混易错判断1．质量相等的物体含有的分子个数不一定相等．()2．组成物体的每一个分子运动是有规律的．()3．布朗运动是液体分子的运动．()4．分子间斥力随分子间距离的减小而增大，但分子间引力却随分子间距离的减小而减小．()5．内能相同的物体，温度不一定相同．()6．分子间无空隙，分子紧密排列．()[必刷小题·测一测]√×××√×二、经典小题速练1．(粤教版选择性必修第三册P16T1)(多选)下列实验能说明分子在做无规则运动的是(

)ACD解析：ACD滴入热水中的墨水使热水很快变色，属于扩散现象，铅板和金板长时间压紧在一起，互相渗透，也属于扩散现象，抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，属于气体的扩散现象，而扩散现象正是由分子的无规则运动产生的．断面磨平的铅块压紧后能够吊住大钩码，表明分子间存在引力，不能说明分子在做无规则运动．故A、C、D正确．2．(鲁科版选择性必修第三册P8T5)分子势能随分子间距离变化的图像如图所示．根据图分析可得(

)A．r1处为分子平衡位置B．r2处为分子平衡位置C．分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力D．r<r1时，r越小，分子势能越大，分子间仅有斥力存在解析：B当分子处于平衡位置时，分子力为零，分子势能最小，所以r2处为分子平衡位置，当r>r2，分子间表现为引力，r增大，分子势能增大，当r<r1时，分子间表现为斥力，r越小，分子力做负功，分子势能越大，此时分子间仍有引力存在，故选项B正确．B3．(人教版选择性必修第三册P6T3改编)以下关于布朗运动的说法正确的是(

)A．布朗运动就是分子的无规则运动B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C．向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚．这说明温度越高布朗运动越剧烈D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动解析：D布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体颗粒的运动，A错误；布朗运动是固体分子或气体分子的频繁碰撞引起的，因此，固体颗粒的无规则运动能说明液体或气体分子在做无规则运动，但不能说明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动，B错误；胡椒粉翻滚是热水的对流运动形成的，不是布朗运动，C错误；煤油中小粒灰尘的布朗运动是煤油分子的无规则运动引起的，D正确．D关键能力新探究思维拓展命题点一微观量的估算(自主学习)[核心整合]1．微观量和宏观量(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.(2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.CDBCD微观量估算的三点注意(1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用，依据分子数N与摩尔数n之间的关系N＝n·NA，并结合密度公式进行分析计算．(2)注意建立正方体分子模型或球状分子模型．(3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙；对气体物质，分子之间的距离远大于分子的大小，气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积，仅表示一个气体分子平均占据的空间大小．题后反思命题点二扩散现象、布朗运动与分子热运动(自主学习)[核心整合]1．布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒．(2)运动特点：无规则、永不停息．(3)影响因素：颗粒大小、温度．(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息地无规则的热运动．2．扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象．产生原因是分子永不停息地做无规则运动．3．扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点(1)都是无规则运动(2)都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

[题组突破]1．(对扩散现象的理解)(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．下列关于该现象的分析正确的是(

)A．混合均匀主要是碳粒和水分子发生化学反应引起的B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都在做无规则运动C．适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速D．使用碳粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速BC解析：BC混合均匀主要是悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的，不是碳粒和水分子发生化学反应引起的，故A错误．混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，碳粒的布朗运动也是无规则的，故B正确．温度越高，液体分子运动越剧烈，所以适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速，故C正确．做布朗运动的颗粒越小，布朗运动越明显，所以要使混合均匀的过程进行得更迅速，需要使用碳粒更小的墨汁，故D错误．2．(对布朗运动的理解)自2020年初开始，我国发生了新冠肺炎疫情．面对疫情，中华儿女众志成城，科学战“疫”，现在疫情已经得到了有效控制.2020年3月3日，国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》，指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能．气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等．气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等．关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是(

)A．在空气中会缓慢下沉到地面B．在空气中会缓慢上升到空中C．在空气中做无规则运动D．受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力C解析：C封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动，A、B错误，C正确；做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误．3．(对分子热运动的理解)以下关于热运动的说法正确的是(

)A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大解析：C水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子在永不停息地做无规则运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，故C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误．C命题点三分子力、分子势能、平均动能和内能(自主学习)[核心整合]1．分子力及分子势能图像分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况r<r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小r>r0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝02.分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法．(2)决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量以及物质状态．(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能．(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同．3．物体的内能与机械能的比较内能机械能定义物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果运动形式热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒

[题组突破]1．(对分子力的理解)(多选)将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是(

)A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速B．分子Q在C点时分子势能最大C．分子Q在C点时加速度大小为零CD解析：CD分子Q在由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项A、B错误；分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，选项C正确；分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，分子间的引力先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力且逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，选项D正确．2.(分子力与分子势能的综合问题)(2021·全国高三专题练习)(多选)如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中(

)A．F不断增大B．F先增大后减小C．Ep不断减小D．Ep先增大后减小解析：BC由分子力与距离的关系图像可知，F表现为引力，先增大后减小，A错误，B正确；由分子势能与距离的关系图像可知，Ep不断减小．C正确，D错误．BC3．(对温度和内能的理解)(2021·武汉模拟)(多选)关于温度和内能的理解，下列说法正确的是(

)A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大B．系统的内能是由系统的状态决定的C．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能解析：AB温度是分子平均动能的标志，选项A正确；系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，选项B正确；做功和热传递都可以改变系统的内能，选项C错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，选项D错误．AB限时规范训练123456CD解析：CD气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，选项A错误；由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，选项B错误；布朗运动的微粒非常小，肉眼是看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是机械运动，不是布朗运动，选项C对；扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D对．1234562．(2021·山东泰安模拟)新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给我们的生命财产造成了重大损失．为了预防，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是(

)A．在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果B．在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关C．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变123456C解析：C本题考查实际生活中的扩散现象．在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子扩散的结果，扩散现象的本质就是分子在不停地做无规则运动，A、B错误；因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散现象，C正确；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子间距变大，D错误．123456123456ABC1234564．(2021·广东珠海市高三二模)(多选)我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作，PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中正确的是(

)A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度D．PM2.5必然有内能123456CD解析：CD

“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺度大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运动，不是分子的热运动．故B错误；煤和石油的燃烧会产生大量的粉尘颗粒，如果减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度．故C正确；分子在不停地做无规则运动，PM2.5内能不为零，故D正确．1234565．(多选)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)．下列说法正确的是(

)A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线B．当r