第一章 分子动理论 章末小结与质量评价(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

　　　　　　　　　一、知识体系建构——理清物理观念　 　　　　　　　　　 二、综合考法融会——强化科学思维 微观物理量的估算 [典例]　(2022·江苏扬州中学月考)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。实验发现，在水深300 m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2 500 m 时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA。将二氧化碳分子看成直径为D的球(球的体积公式V球＝πD3)，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少？ [解析]　二氧化碳气体变成硬胶体后，可以认为分子是一个个紧密排列在一起的。体积为V的二氧化碳气体的质量m＝ρV，所含分子数n＝NA＝NA，故变成硬胶体后体积V′＝n·πD3＝。 [答案]　 [融会贯通] 1．微观物理量 分子质量m0，分子体积V0和分子直径d(或分子间的距离L)。 2．宏观物理量 物质的质量M，摩尔质量MA，物质的体积V，摩尔体积VA，物质的密度ρ。 3．相互间的关系式 (1)一个分子的质量：m0＝＝。 一个分子的体积：V0＝＝(对气体来说V0是一个分子平均占据的空间体积)。 (2)物质所含的分子数： N＝nNA＝NA＝NA＝NA＝NA。 (3)分子的直径 ①对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的。球体模型：d＝＝。立方体模型：d＝＝。 ②对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子间的平均距离d＝。 [对点训练] 对于固体和液体来说，其内部分子可看作是一个个紧密排列的小球。若某固体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。 (1)试推导该固体分子质量m的表达式。 (2)若已知汞的摩尔质量MHg＝200.5×10－3 kg/mol，密度ρHg＝13.6×103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol－1，试估算汞原子的直径大小(结果保留两位有效数字)。 解析：(1)该固体分子质量的表达式为m＝。 (2)将汞原子视为球形，其体积V0＝πd3＝，解得汞原子直径的大小d＝≈3.6×10－10 m。 答案：(1)m＝　(2)3.6×10－10m 分子间作用力与分子势能的关系 [典例]　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．F对分子一直做负功 D．Ep先增大后减小 [解析]　分子间的作用力是矢量，其正负不表示大小；分子势能是标量，其正负表示大小。读取图像信息知，由10r0变为r0的过程中，F先增大后减小至0，Ep则不断减小，B正确，A、D错误；该过程中，分子力始终为引力，力的方向与位移方向一致，分子力做正功，C错误。 [答案]　B [融会贯通] 1．分子间存在引力和斥力的证据 (1)分子之间存在着引力的证据： 分子之间有间隙，但是固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的形状或固定的体积。这些事实，使我们推理出分子之间一定存在着相互吸引力。 (2)分子之间存在着斥力的证据： 固体和液体很难被压缩，即体积压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的；用力压缩固体(或液体)时，物体内会产生反抗压缩的弹力。这些事实都是分子之间存在斥力的表现。 2．分子力与分子势能 项目 分子间相互作用力 分子势能Ep与分子间 距离的关系图像 随分子间距离的变化情况 r<r0 F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表现为斥力 r增大，斥力做正功，分子势能减少；r减小，斥力做负功，分子势能增加 r>r0 F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，分子势能减少 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 分子势能最小，但不为零 r>10r0 (10－9 m) F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 分子势能为零 [对点训练] (多选)甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图所示，F＞0为斥力，F＜0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则(　 ) A．乙分子由a到b的过程中，两分子间的作用力一直做正功 B．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 C．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 D．乙分子由c到d的过程中，两分子间的作用力做负功 解析：选ACD　由题图知，乙分子由a到b一直受引力作用，做加速运动，从b到c，分子力逐渐变小但仍为引力，所以继续加速，分子间的作用力一直做正功，A