第一章 分子动理论（单元复习课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 人教版 选择性必修第三册 （复习与提升） 授课人：××× 1 目录 CONTENTS 1 知识清单 2 重点突破 3 物理模型归纳 4 热学规律的选用 2 01 知识清单 3 知识清单 分子动理论的基本内容 分子在做永不停息的无规则运动(分子热运动) 物体是由大量分子组成的 6.02×1023 分子间存在相互作用的引力和斥力 分子模型 球体模型 立方体模型 阿伏加德罗常数NA＝_________ mol－1 实验依据：_____现象、____运动 运动特点：分子在永不停息地做_______ 运动，温度越高，运动越_____ r＜r0时，分子间的作用力表现为___力 r＝r0时，分子间的作用力为__ r＞r0时，分子间的作用力表现为__力 扩散 布朗 无规则 剧烈 斥 0 引 4 知识清单 实验：用油膜法估测油酸分子的大小d＝___ 分子运动速率分布规律 气体分子运动的特点 分布特点：“______、______” 温度越高，分子的平均速率越___ 分子运动速率分布图像 中间多 两头少 大 气体压强的微观解释 产生：大量气体分子不断撞击器壁 而产生的 决定因素 微观上 分子的________ 分子的_______ 宏观上 ____ ____ 温度 体积 平均速率 数密度 5 知识清单 物体的内能 分子动能：物体的 是分子热运动平均动能 的标志 分子势能：由分子间 决定 温度 相对位置 物体的内能 分子的热运动 和分子____ 的总和 决定因素： 、____、____ 及物态 所有 动能 势能 物质的量 温度 体积 6 02 重点突破 7 (2)气体:气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以利用d= 算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。 微观量的估算 1.两种分子模型 8 微观量的估算 2.微观量与宏观量 (2)宏观量:物体的质量m、摩尔质量Mmol、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等。 (3)微观量与宏观量的关系。 注意:阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。 (1)微观量:分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等。 9 微观量的估算 【例题】(2023·贵州黔西检测)(多选)钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为NA,已知1克拉=0.2 g,则下列选项正确的是(　 　) ABC 10 微观量的估算 11 微观量的估算 【例题】(2023·黑龙江牡丹江期末)拒绝烟草,洁身自好,是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。燃烧一支烟产生的烟气中含一氧化碳和二氧化碳,假设最终进入空气中的一氧化碳约为84 mg。在一个空间约为30 m3的房间内燃烧一支烟,烟气在房间中均匀分布,试估算:(一氧化碳的相对原子质量为28,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm3) (1)房间空气中一氧化碳分子的平均距离; (2)一个人进入此房间,呼吸一次吸入的一氧化碳分子数。(结果均保留2位有效数字) 12 微观量的估算 13 分子热运动与分子运动速率分布 1.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 微小固体颗粒 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 比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生 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剧烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 14 分子热运动与分子运动速率分布 2.气体的分子动理论 (1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。 (2)气体分子的速率分布:表现出“中间多、两头少”的统计分布规律。 (3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的,但向各个方向运动的机会均等。 (4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。 15 分子热运动与分子运动速率分布 【例题】(2023·江苏苏州模拟)把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察,可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置,每隔一定时间把炭粒的位置记录下来,最后按时间先后顺序把这些点进行连线,得到如图所示的图像,对于这一现象,下列说法正确的是(　 　) A.炭粒的无规则运动,说明炭分子运动也是无规则的 B.越小的炭粒,与之撞击的分子越少,作用力越小,炭粒的不平衡性表现得越不明显 C.观察炭粒运动时,可能有水分子扩散到载物片的玻璃中 D.将水的温度降至零摄氏度,炭粒会停止运动 C 16 分子热运动与分子运动速率分布 解析:题图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线,是由于水分子无规则运动撞击小炭粒而形成的,说明水分子的无规则运 动,不能说明炭分子运动也是无规则的,A错误;炭粒越小,在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,B错误;扩散可发生在液体和固体之间,故观察炭粒运动时,可能有水分子扩散到载物片的玻璃中,C正确;将水的温度降至零摄氏度,炭粒的运动会变慢,但不会停止,D错误。 17 分子热运动与分子运动速率分布 【例题】(2023·山东威海检测)下列关于热运动的说法正确的是(　 　) A.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子和混凝土分子都在做无规则的热运动 C.因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫作热 运动 D.运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动剧烈 B 18 分子热运动与分子运动速率分布 解析:0 ℃的物体中的分子仍然不停地做无规则运动,A错误;存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子和混凝土分子都在做无规则的热运动,B正确;分子的无规则运动叫热运动,布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,布朗运动不是热运动,C错误;物体温度越高分子无规则运动越剧烈,物体的运动是机械运动,运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动剧烈,D错误。 19 分子热运动与分子运动速率分布 【例题】(多选)如图所示是氧气分子在0 ℃和100 ℃的速率分布规律图。纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,横坐标表示速率。对于一定质量的氧气来说,下列说法正确的是(　 　) A.温度越高,速率为零的氧气分子个数越少 B.温度越高,低速率分子占比越小,氧气分子总动能越大 C.温度越高,高速率分子占比越大,氧气的压强越大 D.温度越低,占比最大值所对应的速率越小,氧气体积可能不变 ABD 20 分子热运动与分子运动速率分布 解析:从题图中可看出温度越高,速率为零的分子所占的百分比越小,对于一定质量的氧气来说,速率为零的分子个数越少,故A正确;从题图中可看出温度越高,低速率分子占比越小,但分子平均动能越大,总动能越大,故B正确;从题图中可看出温度越高,高速率分子占比越大,但不知道气体的体积大小,所以不能判断气体的压强大小,故C错误;从题图中可看出温度越低,占比最大值所对应的速率越小,当气体的压强也较小时,体积可能相等,故D正确。 21 03 物理模型归纳 22 分子的两种模型 球体模型 立方体模型 对象 固体和液体分子 气体分子 图示     关系 d=  d=  意义 d为分子直径, V0为分子体积 d为气体分子间的 平均距离,V0为分子 所占空间体积 23 分子的两种模型 24 分子的两种模型 25 分子的两种模型 04 热学规律的选用 27 1.分子动能、分子势能与内能 分子动能 分子势能 内能 定义 分子无规则运动所具有 的动能 由分子间相对位置决定 的能量 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和 决定因素 温度、物质的量 体积、物质的量 温度、体积、物质的量 注意 (1)温度、内能等物理量只对大量分子才有意义,对少量分子没有实际意义 (2)改变内能的方式有两种:做功和传热 28 2.分子间作用力与分子势能图像的比较 分子间作用力F 分子势能Ep 图像     随分子间 距离的变 化情况 r<r0 F随r增大而减小,表现为斥力 r增大,F做正功,Ep减小 r=r0 F=0 Ep最小,但不为零 r>r0 r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>10r0 可近似看作F=0 Ep=0 注：分子力、分子势能的关系：F·Δr＝－ΔEp。可根据上述功能关系由F­r曲线分析分子势能随分子间距离的变化情况，也可根据上述功能关系由Ep­r曲线分析分子力随分子间距离的变化情况。 29 3.物体的内能与机械能的比较 名称 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、物态和物质的量有关 跟宏观运动状态、参考系和参考平面的选取有关 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 30 【例题】设甲分子在坐标原点O处不动，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如图2中曲线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力。a、b、c为r轴上三个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放(设无穷远处分子势能为零)，则(　　) A.乙分子从a到c，分子力先减小后增大 B.乙分子运动到c点时，动能最大 C.乙分子从a到c，分子力先做正功后做负功 D.乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零 分子间作用力与分子势能图像 B 图2 31 分子间作用力与分子势能图像 解析　由题图可知，乙分子从a到c，分子力先增大后减小，故A错误；从a到c，分子间作用力为引力，引力做正功，动能一直增加，当乙分子运动到c点左侧时，分子力为斥力，斥力做负功，所以乙分子运动到c点时，动能最大，故B正确；乙分子从a到c，分子力一直做正功，故C错误；乙分子运动到c点时，分子力为零，但由于分子力一直做正功，所以分子势能应小于零，故D错误。 32 物体的内能与机械能 【例题】(多选)关于物体的内能和机械能，下列说法正确的是(　　　) A.把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变 B.盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大，容器的机械能一定增大 C.电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的 D.物体的机械能可以为零，但是内能不可能为零 ACD 33 谢谢观看 THANK YOU FOR WATCHING 34 (1)固体和液体:固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球体或立方体,如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,球体分子模型直径d=,立方体分子模型棱长d=。 ②一个分子的体积:V0=(注意:对于气体,V0表示一个气体分子占有的空间)。 ③物体所含的分子数:N=·NA=·NA,或N=·NA=·NA。 ①一个分子的质量:m0=。 A.a克拉钻石物质的量为 B.a克拉钻石所含有的分子数为 C.每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m) D.a克拉钻石的体积为 解析:a克拉钻石物质的量为n==,故A正确;a克拉钻石所含有的分子数为N=nNA=NA=,故B正确;每个钻石分子直径设为d,则有V0=π()3,又V0===,解得d=,故C正确;a克拉钻石的体积为V实际==,故D错误。 解析:(1)燃烧一支烟进入空气中的一氧化碳的物质的量n== mol= 3×10-3 mol, 一氧化碳分子个数N=nNA≈1.8×1021个, 每个一氧化碳分子所占空间的体积V0= m3, 分子间的平均距离d== m≈2.6×10-7 m。 (2)一个人进入此房间呼吸一次吸入的一氧化碳分子数为 N′=×1.8×1021=1.8×1016个。 【例题】在标准状况下，体积为V的水蒸气可视为理想气体，已知水蒸气的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，水分子的直径为d。 (1)计算体积为V的水蒸气含有的分子数； (2)估算体积为V的水蒸气完全变成液态水时，液态水的体积(将液态水分子看成球形，忽略液态水分子间的间隙)。 答案　(1) eq \f(ρV,M)NA　(2) eq \f(πρVd3NA,6M) 解析　(1)体积为V的水蒸气的质量为m＝ρV 体积为V的水蒸气含有的分子数为N＝eq \f(m,M)NA＝eq \f(ρV,M)NA。 (2)将水分子看成球形，水分子的直径为d， 则一个水分子的体积为V0＝eq \f(4,3)πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2))) eq \s\up12(3) 则液态水的体积为V′＝NV0＝eq \f(ρV,M)NA·eq \f(4π,3) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2))) eq \s\up12(3)＝eq \f(πρVd3NA,6M)。 $$