第1章 分子动理论 章末素养提升-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（粤教版2019）

章末素养提升 物理观念 物质是由大量分子组成的 1.分子的大小 (1)分子直径的数量级10－10 m (2)阿伏伽德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1 (3)分子模型：球体模型和立方体模型 2.用油膜法估测分子的大小d＝ 分子做无规则热运动 1.扩散现象和布朗运动 (1)扩散现象直接证明了分子的热运动，布朗运动间接地反映了分子的热运动 (2)温度越高，分子无规则的热运动越剧烈 2.气体分子运动的统计规律 (1)气体分子速率分布特点“中间多，两头少” (2)温度越高，分子的平均速率越大 分子间存在相互作用力 (1)r＝r0时，分子间作用力为0 (2)r<r0时，分子间作用力表现为斥力 (3)r>r0时，分子间作用力表现为引力 科学思维 1.能构建分子球形模型和水面上油酸的单分子油膜模型，了解估测法在物理学研究中的应用，体会将微小的不易直接测量的物理量转化为易测量的物理量的巧妙之处 2.会用阿伏伽德罗常数进行实际问题的计算和估算，知道阿伏伽德罗常数是连接宏观和微观的桥梁 科学探究 1.能就“估测油酸分子的大小”提出相关的问题并设计实验步骤 2.会测量油酸溶液的体积并按浓度计算纯油酸的体积。会用撒粉、注射器滴液的方法获取单分子油膜层，会描绘油膜形状并估测油膜的面积 3.能根据测定的结果估算油酸分子的大小，了解实验误差的来源，能够思考改进的方法 科学态度与责任 1.了解布朗的观察和实验，培养正确的科学态度和科学精神 2.通过扩散现象在实际中的应用等知识的学习，体会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 例1　(2022·佛山市高二期中)下列关于热学知识的说法不正确的是(　　) A．固体、液体、气体中都有扩散现象和布朗运动 B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关 C．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙 D．当分子间的距离r＝r0时，斥力等于引力，分子间作用力为零 答案　A 解析　布朗运动只能在气体或液体中发生，不能在固体中发生，故A错误； 温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子运动越剧烈，扩散现象和布朗运动越明显，故B正确； 因为分子间有空隙，所以水和酒精混合后总体积减小，故C正确； 据分子间作用力与分子间距离的关系，当分子间的距离r＝r0时，斥力等于引力，分子间作用力为零，故D正确。 例2　(2022·佛山市高二月考)已知阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　) A．若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为m＝ B．若油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，则一个油酸分子的体积为V＝ C．若某种气体的摩尔质量为M，密度为ρ，则该气体分子间平均距离为d＝ D．若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数为N＝ 答案　C 解析　若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量m＝，故A错误； 由于油酸分子间隙小，所以分子的体积等于摩尔体积与阿伏伽德罗常数之比，则一个油酸分子的体积V＝＝，故B错误； 平均每个气体分子所占的空间V＝，则气体分子间平均距离d＝，故C正确； 某种气体的摩尔体积为V，单位体积气体的物质的量为n＝，则单位体积内含有气体分子的个数N＝，故D错误。 例3　(2023·海南卷·5)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小 答案　C 解析　分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子间距离变小，引力做正功，势能减小，在r0处势能最小，继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，势能增大，C正确。 例4　(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________ m(结果保留1位有效数字)。 (2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10－8 m的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留1位有效数字)。 答案　(1)256　8×10－10　(2)9×10 －10 解析　(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，估算出油膜的面积是 S＝64×2 cm×2 cm＝256 cm2，由题意可知溶液浓度为＝1×10－3，每滴溶液体积为 mL, 2滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10－5 cm3，油膜厚度即油酸分子的直径d＝≈8×10－10 m； (2)由题意可知直径d＝1.4×10－8 m的圆的周长为 c＝πd≈4.4×10－8 m，可以估算出铁原子的直径约为 d＝≈9×10－10 m。 例5　某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度，出现了大范围的雾霾。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是(　　) A．细颗粒物在大气中的移动是由于细颗粒物分子的热运动 B．图乙中实线表示11：00时的空气分子速率分布曲线 C．细颗粒物的无规则运动11：00时比14：00时更剧烈 D．单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数14：00时比12：00时多 答案　D 解析　细颗粒物在大气中的移动是由于空气分子的热运动与气流的作用，A错误；由题图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例越大，对应的气体分子温度较高，所以题图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线，B错误；温度越高，细颗粒物的无规则运动越剧烈，所以细颗粒物的无规则运动14：00时比11：00时更剧烈，C错误；14：00时的气温高于12：00时的气温，空气分子的热运动比较剧烈，单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$