第一章 分子动理论 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版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 [对点训练] 1.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，阿伏伽德罗常量为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，阿伏伽德罗常量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)。 [例2]　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 分子间作用力与分子势能的关系 [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．分子间作用力与分子势能 项目 分子间相互作用力 分子势能Ep   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] 2.(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：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正确，B错误；乙分子在从a到c的过程中一直受到引力作用，做加速运动，而从c到d的过程中受斥力作用而减速，所以到达c时速度最大，C正确；乙分子从c到d的过程中受斥力作用，分子间的作用力一直做负功，D正确。 答案：ACD　 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1．夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体(　 ) A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少 C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 解析：夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确，C错误；由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，故B、D错误。 答案：A　 2．(多选)关于分子间的作用力，下列说法正确的是 (　 ) A．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现 B．“破镜不能重圆”是因为分子间存在着斥力 C．分子间的引力和斥力均随分子间距离的增大而减小 D．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大 解析：用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，是分子间存在吸引力的宏观表现，A正确；“破镜不能重圆”是因为镜片裂开处分子间的距离大于分子力作用的范围，B错误；分子间的引力和斥力均随分子间距离的增大而减小，C正确；当分子间的距离变小时，分子间作用力如果表现为引力，则分子力可能减小，也可能增大，D正确。 答案：ACD　 3．(2024·绵阳高二调研)给一定质量的温度为0 ℃的水加热，在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在着一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在着相互作用的势能。在水“反常膨胀”的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题，下列说法正确的是(　 ) A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 解析：温度升高，分子平均动能增大。水由0 ℃上升到4 ℃时体积减小，这时水分子间的总势能增大，因此，吸收的热量一部分要用于克服分子间的结合力做功。故D正确。 答案：D　 4．(2024·重庆高二检测)将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为E1、0和－E0，取间距无穷远时势能为0，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法正确的是(　 ) 答案：D　 [例1]　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，阿伏伽德罗常量为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＝。 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 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 A．当分子B到达坐标r0时，两分子之间的作用力为0 B．分子B的最大动能为E1－E0 C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 解析：两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为r0时，分子势能最小，分子间作用力为0，此时B向右移动Δx，则A向左移动Δx，则有Δx＝，此时B分子的坐标应为xB＝r1＋Δx＝，故A错误；两分子之间势能为－E0时动能最大，减少的势能为ΔEp＝E1－(－E0)＝E1＋E0，根据能量守恒定律，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为EkB＝，故B错误；分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误；当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则E1＝2×mv2，解得v＝，故D正确。 $$