第1章 分子动理论 章末整合提升(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

章 末 整 合 提 升 章 末 整 合 提 升 1 分子动理论 10－10 6.02×1023 扩散现象 布朗运动 永不停息，无规则 温度越高，运动越激烈 章 末 整 合 提 升 1 分子动理论 引力和斥力的合力 斥力 零 引力 零 中间多、两头少 平均速率 数密度 章 末 整 合 提 升 1 分子动理论 平均动能 增大 零 增大 热运动动能与分子势能 分子数目 温度 体积 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 谢谢观看 章 末 整 合 提 升 1 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(物体是由大量分子组成的\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(分子的大小\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(油膜法估测油酸分子直径________,分子大小的数量级_________m)),阿伏加德罗常数：_________________mol－1)),分子的热运动\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(实验依据\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(____________,____________)),运动特点\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(____________________,________________________)))))) d＝eq \f(V,S) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(分子间的作用力\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(引力、斥力同时存在，分子力是指____________________,规律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(r<r0，F引<F斥，分子力表现为________，r0＝10－10 m,r＝r0，F引＝F斥，分子力为______,r>r0，F引>F斥，分子表现为________,r>10r0，F引→0，F斥→0，分子力为______)))),分子运动速率分布规律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(统计规律及其应用,气体分子运动特点：__________________,气体压强的微观意义：大量分子频繁撞击容器壁，,与____________和__________有关)))) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(内能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(分子动能：温度是物体分子热运动的____________的标志,分子势能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(r<r0，Ep随r减小而________,r＝r0，Ep最小，但不一定为______,r>r0，Ep随r的增大而________)),物体的内能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(物体中所有分子的________________________的总和,决定因素：____________、________、________等)))))) 一、分子微观量的估算[科学思维] 1．分子微观量的估算 (1)已知物质的摩尔质量M，借助阿伏加德罗常数NA，可以求得这种物质的分子质量m＝eq \f(M,NA)。 (2)已知物质的摩尔体积Vmol，借助阿伏加德罗常数NA，可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积ΔV＝eq \f(Vmol,NA)。 (3)若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形分子，可估算分子直径d＝eq \r(3,\f(6Vmol,πNA))。 (4)依据求得的一个分子占据的体积ΔV，可估算分子间距，此时把每个分子占据的空间认为是一个小立方体模型，所以分子间距d＝eq \r(3,ΔV)，这对气体、固体、液体均适用。 (5)已知物质的体积V和摩尔体积Vmol，求物质分子数n，则n＝eq \f(NAV,Vmol)。 (6)已知物质的质量m和摩尔质量M，求物质的分子数n，则n＝eq \f(m,M)NA。 2．分子微观量估算的处理方法 (1)突出主要因素，忽略次要因素，建立物理模型。 ①液体、固体分子可以建立球模型，也可以建立立方体模型：液体、固体分子紧密排列，可以忽略分子间隙。在估算分子直径时，设想分子是一个一个紧挨着的小球；在估算分子间距离时，设想每一个分子是一个立方体，立方体的边长即为分子间距离，若按球模型计算则分子间距即球心间距，等于球直径。 ②气体分子不是紧密排列的，所以上述模型对气体不适用，但上述模型可以用来估算气体每个分子平均所占据的空间体积，此时建立立方体模型，立方体的边长即为分子间平均距离。 说明：不同模型计算的结果不同，但数量级是相同的，在此类热学估算的问题中注重的是数量级。 (2)挖掘隐含条件、熟记常用参数。估算问题要文字简洁，显性条件少。对此类问题必须认真审题，仔细推敲，找出隐含条件，并充分利用常用参数参与计算处理。 如阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，表述1 mol任何物质其分子数均为6.02×1023个；标准状况为0 ℃(273.15 K)、一个标准大气压；物质的摩尔体积对应该物质分子量：标准状况下，1 mol气体的体积即摩尔体积为22.4 L。 (3)适当选取数据，合理近似计算。物理学中的估算类问题准确度要求不是很高，计算时可选取NA＝6×1023 mol－1，室温取T＝300 K等。 　金刚石就是我们常说的钻石，它是一种由碳元素组成的矿物，也是自然界中天然存在的最坚硬的物质。已知金刚石的密度ρ＝3 500 kg/m3。碳原子的摩尔质量为1.2×10－2 kg/mol，现有一块体积V＝5.7× 10－8m3的金刚石，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1。(计算结果保留两位有效数字) (1)它含有多少个碳原子？ (2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，把金刚石中的碳原子看成球体，试估算碳原子的直径。 [解析]　(1)金刚石的质量 m＝ρV＝3 500×5.7×10－8 kg＝2.0×10－4 kg， 碳原子的物质的量 n＝eq \f(m,M)＝eq \f(2.0×10－4,1.2×10－2) mol＝1.7×10－2 mol， 金刚石所含碳原子数 N＝n·NA＝1.7×10－2×6.02×1023＝1.0×1022(个)。 (2)一个碳原子的体积 V0＝eq \f(V,N)＝eq \f(5.7×10－8,1.0×1022)m3＝5.7×10－30m3， 把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式V0＝eq \f(π,6)d3可得碳原子直径为 d＝eq \r(3,\f(6V0,π))＝eq \r(3,\f(6×5.7×10－30,3.14)) m＝2.2×10－10 m。 [答案]　(1)1.0×1022个　(2)2.2×10－10m 1．已知汞的摩尔质量为M＝200.5 g/mol，密度为ρ＝13.6×103 kg/m3，则一个汞原子的质量和体积分别是多少？(结果保留两位有效数字) 解析　由m＝eq \f(M,NA)得m＝eq \f(200.5,6.02×1023) g≈3.3×10－22 g。 由V＝eq \f(M,ρNA)得V＝eq \f(200.5×10－3,13.6×103×6.02×1023) m3≈2.4×10－29 m3。 答案　3.3×10－22 g　2.4×10－29 m3 二、分子力图像和分子势能图像的应用[科学思维] 分子力随分子间距离的变化图像与分子势能随分子间距离的变化图像非常相似，却有着本质的区别。 (1)分子力曲线 分子间作用力与分子间距离的关系曲线如图甲所示，纵轴表示分子力F；斥力为正，引力为负，正、负表示力的方向；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时引力与斥力大小相等。 (2)分子势能曲线 分子势能随分子间距离变化的关系曲线如图乙所示，纵轴表示分子势能Ep；分子势能有正、负，但正、负反映其大小，正值一定大于负值；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时分子势能最小。 (3)曲线的比较 图甲中分子间距离r＝r0处，对应的是分子力为零，而在图乙中分子间距离r＝r0处，对应的是分子势能最小，但不为零。 　(多选)甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法正确的是(　　) A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零 B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大 C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大 D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大 [解析]　由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，为负值；当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增大。由此知选项C、D正确。 [答案]　CD 2．(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点r3的位置。虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况。若把乙分子由静止释放，则乙分子(　　) A．从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动 B．从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动 C．从r3到r1的过程中，分子势能先减小再增大 D．从r3到r1的过程中，分子势能一直在减小 解析　从r3到r1，分子力表现为引力，分子做加速运动，分子力做正功，分子势能减小；从r1向O，分子力表现为斥力，分子做减速运动，分子力做负功，分子势能增大；A、C错误，B、D正确。 答案　BD 三、科学态度与责任、物理与STSE 1．分子热运动：分子热运动是永不停息且无规则的，温度越高，分子热运动越激烈。大量分子的运动符合统计规律。扩散现象能直接说明分子在做热运动，而布朗运动能间接说明分子在做热运动。 2．物体的内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 (1)由于温度越高，分子平均动能越大，所以物体的内能与温度有关。 (2)由于分子势能与分子间距离有关，而分子间距离与物体体积有关，因此物体的内能与物体的体积有关。 (3)由于物体所含物质的量不同，分子数目不同，分子势能与分子动能的总和不同，所以物体的内能与物质的量也有关系。 总之，物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关系。 　下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是(　　) A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能 B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加 C．一定量气体的内能等于其所有分子的热运动动能和分子势能的总和 D．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加 [解析]　气体分子间的距离比较大，甚至可以忽略分子间的作用力，分子势能也就不存在了，所以气体在没有容器的约束下散开是分子热运动的结果，选项A错误；100 ℃的水变成同温度的水蒸气，分子的平均动能不变，所以选项B错误；根据内能的定义可知选项C正确；如果气体的温度升高，分子的平均动能增大，热运动的平均速率也增大，这是统计规律，但就每一个分子来讲，速率不一定都增加，故选项D错误。 [答案]　C 3．关于物体的内能，以下说法正确的是(　　) A．箱子运动的速度减小，其内能也减小 B．篮球的容积不变，内部气体的温度降低，其气体的内能将减小 C．物体的温度和体积均发生变化，其内能一定变化 D．对于一些特殊的物体，可以没有内能 解析　物体的内能与物体的机械运动无关，故A错误；当气体的体积不变而温度降低时，气体的分子势能不变，分子的平均动能减小，气体的内能减小，故B正确；物体的温度和体积均发生变化时，物体内的分子势能和分子的平均动能都发生变化，其内能可能不变，故C错误；任何物体都有内能，故D错误。 答案　B $$