2022届高考物理一轮复习-第1课时-分子热运动-内能课件-人教大纲版2

考纲要求三年考情热点考向考点要求2007年2008年2009年分子热运动的动能．温度是物体分子热运动平均动能的标志．物体分子间的相互作用．分子势能．物体的内能Ⅰ全国卷Ⅱ(T16·选择)北京理综(T16·选择)江苏物理(T1·选择)北京理综(T15·选择)天津理综(T14·选择)广东物理(T13·填空)全国卷Ⅱ(T16·选择)北京卷(T13·选择)重庆卷(T14·选择)广东卷(T13·填空)本章考查的热点是分子动理论，物体的内能及内能改变，其中分子热运动，分子大小、质量、数目估算频率较高．以气体为模型考查内能概念.做功和热传递是改变物体内能的两种方式．热量．能量守恒定律Ⅰ第八章分子热运动能量守恒气体第1课时分子热运动内能第一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第一页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．分子的大小(1)直径数量级：

m.(2)油膜法测分子直径：d＝，V是油滴的体积，S是水面上形成的

的面积．10－10单分子油膜2．分子的质量：数量级为10－26kg.3．阿伏加德罗常数：1mol的任何物质所含的粒子数，用符号NA表示，

NA＝

mol－1.6.02×1023第二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．如何理解固、液、气三态分子的体积？在固体和液体分子大小的估算中，每个分子的体积也就是每个分子所占据的空间，虽然采用正方体模型和球形模型计算出分子直径的数量级是相同的，但考虑到误差因素，采用球形模型更准确一些．针对气体分子来说，因为气体没有一定的体积和形状，分子间的平均距离比较大，气体分子占据的空间并非气体分子的实际体积．第三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．液体、固体分子的微观模型

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．所以，分子的体积

V0＝，再由V0＝πd3得：分子的直径d＝.第四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．估算气体分子间距的微观模型

把气体分子所占有的空间看作立方体．如图8－1－1所示模型：气体分子均匀分布于某一容器或一个空间中，设气体的摩尔体积为Vmol，则每个气体分子所占有的空间的立方体边长就等于相邻两气体分子之间的距离d＝.图8－1－1第五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第五页，编辑于星期四：二十点三十一分。1.已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量和摩尔体积，可以计算()A．固态物质分子的体积和质量B．液态物质分子的体积和质量C．气态物质分子的体积和质量D．气态物质分子的质量第六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第六页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：根据阿伏加德罗常数的概念可知，无论物质处于何种状态，分子的质量m0均等于物质的摩尔质量M除以阿伏加德罗常数NA，即m0＝M/NA.由于物质的三种状态中固态和液态均可视为分子紧密排列，但气态分子间距远大于分子本身的体积．所以，只有固态和液态分子的体积V0可由其摩尔体积VM除以NA得出，即V0＝VM/NA，故应选A、B、D.答案：ABD第七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第七页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．扩散现象：相互接触的物体彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快．2．布朗运动 (1)产生的原因：是各个方向的液体分子对微粒碰撞的

引起的． (2)特点： ①永不停息、无规则运动． ②颗粒越小，运动越

． ③温度越高，运动越

． ④运动轨迹不确定．不平衡性剧烈剧烈第八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第八页，编辑于星期四：二十点三十一分。(3)布朗颗粒：布朗颗粒用肉眼直接看不到，但在显微镜下能看到，因此用肉眼看到的颗粒所做的运动，不能叫做布朗运动．布朗颗粒大小约为10－6m(包含约1021个分子)，而分子直径约为10－10m．布朗颗粒的运动是分子热运动的

．宏观表现第九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第九页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．如何理解布朗运动？(1)布朗运动是指悬浮小颗粒的运动，布朗运动不是一个单一的分子的运动——单个分子是看不见的，悬浮小颗粒是千万个分子组成的粒子，形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体、气体分子紊乱的碰撞和来自各个方向碰撞效果的不平衡．因此，布朗运动不是分子运动，但它间接证明了周围液体、气体分子在永不停息地做无规则运动．第十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十页，编辑于星期四：二十点三十一分。(2)布朗运动在相同温度下，悬浮颗粒越小，它的线度越小，表面积亦小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡；另外，颗粒线度小，它的体积和质量比表面积减小得更快，因而冲击力引起的加速度更大；因此悬浮颗粒越小，布朗运动就越显著．(3)相同的颗粒悬浮在同种液体中，液体温度升高，分子运动的平均速率大，对悬浮颗粒的撞击作用也越大，颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平衡，由撞击力引起的加速度更大，所以温度越高，布朗运动就越显著．由此可见影响布朗运动是否剧烈的因素是温度高低及颗粒的大小．第十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．布朗运动和分子运动有哪些不同和联系？布朗运动分子运动研究对象悬浮在液体、气体中的固体小颗粒分子特点①永不停息②无规则③颗粒越小，现象越明显④温度越高，运动越激烈⑤肉眼看不到和①②④⑤相同因果关系布朗运动是由于分子无规则运动的撞击力的不平衡引起的，是分子运动的反映分子运动是布朗运动的原因第十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．下列关于布朗运动的说法，正确的是()A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动C．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力D．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈第十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，小颗粒由许多分子组成，所以布朗运动不是分子的无规则运动，也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动，故A、B选项错误，布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的，但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动，而不是反映了分子间的相互作用，故C选项错误．观察布朗运动会看到固体颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显．故D选项正确．答案：D第十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．分子力

分子间同时存在着相互作用的

，分子力为它们的

．2．分子力的特点

分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而

，随分子间距离的减

小而增大，但斥力比引力变化快．

(1)r＝r0时，(r0的数量级为10－10m)，F引＝F斥，分子力F＝0； (2)r<r0时，F引<F斥，分子力F表现为

；引力和斥力合力减小斥力第十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。(3)r>r0时，F引>F斥，分子力F表现为

；(4)r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0.3．分子力本质上是电磁力

分子是由原子组成的，原子内部有带正电的原子核和带负电的电子．分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的．引力第十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。图8－1－21．分子力随分子间距离的变化图线如图8－1－2所示．2．分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的无规则运动使它们趋于分散，正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态．常态下的固体、液体分子间距可以看作为r0，表现出的分子力也就为零．第十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．下面关于分子力的说法中正确的有()A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力B．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力C．将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力第十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：逐项分析如下选项诊断结论A原来分子间距r等于r0，拉长时r＞r0，表现为引力

B压缩时r＜r0，表现为斥力

C压缩到一定程度后，空气很难再压缩，是气体分子频繁撞击活塞产生的气体压强增大的结果

D磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用

答案：AB第十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子动能的

．(2)决定因素：仅与物体的

有关，而与其他任何量无关系．2．分子势能(1)概念：由分子间的相互作用和

决定的能量．平均值温度相对位置第二十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十一分。(2)分子势能大小的相关因素①微观上：分子势能的大小与

有关．当分子间距离改变时，分子力做功，分子势能也相应变化．②宏观上：与物体的

有关．大多数物体是

越大，分子势能越大，也有少数物体(如冰、铸铁等)，

变大，分子势能反而变小．分子间距体积体积体积第二十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。3．物体的内能(1)定义：物体内所有分子的

和

的总和．(2)决定因素①微观上：分子动能、分子势能、

．②宏观上：

、

、物质的量(摩尔数)．动能势能分子数温度体积第二十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。4．物体内能的变化(1)改变内能的两种方式①做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体内能就

多少；物体对外界做了多少功，物体内能就

多少．②热传递：当热传递使物体的内能发生改变的时候，物体吸收了多少热量，物体内能就

多少；物体放出了多少热量，物体内能就

多少．增加减少增加减少第二十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。(2)两种改变方式间的关系①两者在

改变上是等效的．②两者的本质区别：做功是其他形式的能和内能的相互

，热传递是内能的

．内能转化转移第二十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。1．分子平均动能的理解(1)单个分子的动能是没有意义的，有意义的是物体内所有分子动能的平均

值，即分子的平均动能：Ek＝(2)温度是物体分子平均动能大小的标志．(3)温度是一个“统计”概念，它的对象是组成物体的分子整体，对单个分子说温度高低是没有意义的．故说此分子的温度升高是不科学的．(4)分子平均动能与物体的机械运动状态无关，物体速度大，分子平均动能不一定大．第二十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。2．分子势能的理解

分子势能与分子之间的距离(宏观表现为物体的体积)有关．分子势能的大小随距离的变化如图所示．由图8－1－3可知：(1)当分子力为零时，即r＝r0时，分子势能不是为零，而是最小．图8－1－3第二十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。(2)当r＞r0，分子力表现为引力时，随着分子间的距离增大，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大．(3)r＜r0，分子力表现为斥力，随着分子间距离减小，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大．(4)分子势能的数值和其他势能一样，也具有相对意义．由图可知，选无穷远处为零分子势能时，分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零．如果选r＝r0处为零势能点，则分子势能只能大于等于零，但是无论选哪个位置为零分子势能点，r＝r0处分子势能都最低．物体体积改变，物体的分子势能必定发生改变．大多数物质是体积越大，分子势能越大；也有少数反常物质(如冰、铸铁等)，体积大，分子势能反而小．第二十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。4．有两个分子，用r表示它们之间的距离，当r＝r0时，两个分子间的斥力和引力相等，使两个分子从相距很远处(r≫r0)逐渐靠近，直至不能靠近为止(r<r0)．在整个过程中两个分子间相互作用的势能()A．一直增加 B．一直减小C．先增加，后减小 D．先减小，后增加第二十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：根据功和能的关系，分子势能的变化是和分子力做功相联系的．分子力对分子做正功．分子势能减小．分子克服分子力做功．分子势能增加．当r＝r0时，分子间引力和斥力相等．表现出的分子力等于0.当r>r0时，分子的引力大于斥力，表现出的分子力为引力．当r<r0时分子的引力小于斥力．表现出的分子力为斥力，在两个分子从r≫r0处靠近r0的整个过程中，当r>r0时分子力做正功，分子势能减少，当r<r0时，分子克服分子力做功，分子势能增加，不难看出，当r＝r0时分子势能最小．答案：D第二十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第二十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。5．下列说法正确的是()A．熔融的铁块化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大 于物体B的内能D．A、B两物体的温度相同时，A，B两物体的内能可能不同，分子的平 均速率也可能不同第三十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解，温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时内能可能变化．两物体温度相同时，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由式知平均速率可能不同，故A项错，D项正确．最易错的是认为有热量从A传到B，肯定A的内能大．其实有热量从A传到B只说明A的温度高，但内能还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C错．机械运动的速度增加与分子热运动的动能无关，故B错．答案：D

第三十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例1】1cm3的水中和标准状态下1cm3的水蒸气中各有多少个水分子？在上 述两种状态下，相邻两个水分子之间的距离各是多少？ 解析：1cm3水中水的分子个数为 n＝

个＝3.3×1022个． 设相邻两水分子间距离为d，视水分子为球形，则， d＝m＝3.85×10－10m.第三十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。设标准状态下气体的摩尔体积用V来表示，则n′＝

×1×10－3L＝2.7×1019个1cm3的水蒸气分子间的距离为d′，视水蒸气分子所占据的空间为正方体，则d′3＝，即d′＝m＝3.3×10－9m.答案：3.3×1022个2.7×1019个3.85×10－10m3.3×10－9m第三十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。微观量的估算问题的关键是：1．牢牢抓住阿伏加德罗常数，它是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．2．估算分子质量时，不论是液体、固体、还是气体，均可用m＝3．估算分子的体积：V＝.4．估算分子间距时，对固体、液体与气体，应建立不同的微观结构模型．第三十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。1－1若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为 在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个 水分子的质量和体积，下面是四个关系式： ①NA＝②ρ＝③m＝④Δ＝其中() A．①和②都是正确的B．①和③都是正确的 C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的第三十五页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十五页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：由NA＝，故①③对，因水蒸气为气体，水分子间的空隙体积远大于分子本身体积，即V≫NA·Δ，④不对，而ρ＝

，②也不对，故B项正确．答案：B第三十六页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十六页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例2】如图8－1－4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图象如图．现把乙分子从r3处由静止释放，则()图8－1－4第三十七页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十七页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．乙分子从r3到r1一直加速B．乙分子从r3到r2加速，从r2到r1减速C．乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子势能一直增大D．乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子势能先减小后增大

解析：由图可知，甲分子对乙分子的作用力从r3减小到r1的过程中，一直表现为引力，所以乙分子从r3到r1一直加速，从r3到r1过程中分子力做正功，分子势能也一直减小，故只有A正确．答案：A

第三十八页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十八页，编辑于星期四：二十点三十一分。判断分子势能的变化有两种方法：1．看分子力的做功情况．2．直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断．但要注意其与分子力与分子间距离的关系图线的区别．第三十九页，编辑于星期一：十三点五十六分。第三十九页，编辑于星期四：二十点三十一分。2－1(2009·湖北联考)关于分子力和分子势能，下列说法正确的是() A．当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大而减小 B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而减小 C．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而增大 D．用打气筒给自行车打气时，越下压越费力，说明分子间斥力越来越大，分子间势能越来越大 答案：B第四十页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十页，编辑于星期四：二十点三十一分。【例3】如图8－1－5所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高．则在移动P的过程中()图8－1－5第四十一页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十一页，编辑于星期四：二十点三十一分。A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变解析：在移动P的过程中，外界对乙气体做功，乙的内能要增加，所以乙的温度要升高．乙的温度升高后，甲、乙两部分气体就存在温度差，乙的温度较高，这样乙传递热量给甲．所以正确答案为C.答案：C第四十二页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十二页，编辑于星期四：二十点三十一分。分析物体内能变化的基本方法有两种：1．根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三是体积．2．从能量的观点分析(即根据热力学第一定律)，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越．第四十三页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十三页，编辑于星期四：二十点三十一分。3－1有关物体内能，以下说法中正确的是() A．1g0℃的水的内能比1g0℃冰的内能大 B．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的 C．气体膨胀，它的内能一定减少 D．橡皮筋被拉伸时，分子间势能增加第四十四页，编辑于星期一：十三点五十六分。第四十四页，编辑于星期四：二十点三十一分。解析：0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同，但内能并不