第1章 分子动理论（知识清单）-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第一章分子动理论 1.分子动理论的基本内容 一、物体是由大量分子组成的 ￥ 研究热运动时，原子、分子、离子统称为分子 1.分子模型：①球体模型：固体、液体；②立方体模型：气体。 2.分子大小：①分子直径：数量级为1010m;②分子质量：数量级为 1026kg。 3.阿伏加德罗常数 联系宏观量和微观量的“桥梁” (1)定义：1mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗 常数表示。 (2)数值：Na=6.02×108mol1。 二、分子热运动 1.扩散现象 分子运动，直接证明了分子的无规则运动 (1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 (2)实质：不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子 的无规则运动产生的，温度越高，扩散现象越明显。 (3)应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导 体材料中掺入其他元素。 2.布朗运动 非分子运动，间接证明了分子的无规则运动 (1)定义：悬浮在液体（或气体）中的小颗粒的永不停息地无规则运动。 ·2· (2)实质：悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体分子的撞击，颗粒越小温 度越高，运动越剧烈。 液体分子 液体分子 -0900 o 0小0 o微粒)Q 大微粒 不平衡 平衡 F较大 Fo≈0 微粒很小时，液体分子沿各个方向对它的撞击作用不平衡，导致微粒 做无规则运动。 3.热运动→宏观表现：扩散现象和布朗运动 (1)定义：分子永不停息地无规则运动。 (2)特点：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，热运动越剧烈。 三、分子间的作用力 1.分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子间作用力是引力 和斥力的合力。 2.分子间作用力与分子间距离的关系 ,表现为斥力 引力和斥力都随增加 斥力 而减小，但斥力随增 加而减小得更快 引力 平衡位置 表现为引力 (1)当r=ro时，F引=F斥，分子间的作用力为0； (2)当r>r。时，F引>F斥，分子间的作用力表现为引力； (3)当r<。时，F<F斥，分子间的作用力表现为斥力。 2、3.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 分子运动速率分布规律 一、实验思路 将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，使油酸充分展开，溶液中的酒精 溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的单分子油膜。可以粗略地认 ·3· 为，油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面 上摊开的面积S之比，即d= S 不考虑分子间隙，分子视为球体模型 油酸分子 油酸分 子直径 二、实验过程与数据处理 1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。 (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的 总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数（如图所示）。 要数油酸酒精 溶液的滴数 (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积，再根据浓 度计算其所含纯油酸的体积V。 2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽 身粉均匀地撒在水面上（撒爽身粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓）。 要适量，过量会影响油膜扩张 (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液（如图所示），油酸立即在水面 散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 油膜的面积先扩张后缩小， 最后达到稳定状态 ·4 (3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘 上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 (4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的 个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，然后用正方形的个数乘以单 个正方形的面积就得到油膜的面积S。 3.根据d-S计算油酸分子的直径。 只能得到分子直径的数量级，而不能得到分子直径的准确值 三、气体分子运动的特点 1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力很弱。 2.通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速 直线运动。 气体充满它能达到的整个空间 3.在某一时刻，向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 四、分子运动速率分布图像 单位速率间隔的分子数 ↑占总分子数的百分比 温度为0 温度为100 图线与横轴所 围面积都等于1 0 200400 600800 分子的速 率/(ms) 1.在一定温度下，气体分子的速率表现出“中间多两头少”的分布规律。 2.当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率 增大，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分布曲线的峰值向速 率大的一方移动。 五、气体压强的微观解释 1.气体压强的形成原因 气体分子飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是 这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。 ·5· 2.用动量定理和牛顿运动定律解释撞击力 m成 质量为的气体分子以速度v与器壁发生正碰后原速率反弹，气体 分子受到的冲量为F△t=一mv一mw=一2mw,气体分子受到的作用力为 F=- 2mv △t 根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为F'_2m” 3.气体对容器的压强 一个分子撞击容器壁的过程 与之类似 颗豆粒 对于单个分子来说，这种 撞击是间断的、不均匀的 多颗豆粒 多数气体分子连续不断地撞 击容器壁的过程与之类似 对于大量分子总的作用来说， 就表现为连续的和均匀的！ 器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。 4.分子动能和分子势能 一、分子动能 1.分子动能：做热运动的分子具有的动能。 2.分子的平均动能：所有分子的动能的平均值。 3.温度的微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志。 只要温度相同，任何物体分子的平均动能相同 二、分子势能 1.分子势能：分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功 与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。 ·6· 2.决定因素 但不能说物体体积越大，分子势能就越大 (1)宏观：分子势能与物体体积有关。 (2)微观：分子势能与分子间距离有关。 3.分子势能与分子间距离的关系 (1)当r>r。时，分子间的作用力表现为引力；若r减小，分子间的作用力 做正功，分子势能减小。 (2)当x=r。时，分子间的作用力为零。当分子间距离r减小到r。时，分 子势能减小到最小。 此时分子势能不一定为零 (3)当r<r。时，分子间的作用力表现为斥力；若x减小，分子间的作用力 做负功，分子势能增大。 →负功(r减小) 分子作用力曲线与轴 所围面积等于分子力 所做的功 7 正功（减小） 无限远时分子势能E=0 ,分子势能最小，为负值 三、物体的内能→任何物体都有内能 1.物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 2.影响因素 (1)宏观：温度、体积及物质的量。 (2)微观：分子平均动能，分子势能及分子数。 7