第15章 第1讲 分子动理论 内能(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理高考复习学案系统梳理了热学分子动理论与内能专题，涵盖分子组成、热运动、分子力、内能等核心考点，以微观量估算、扩散与布朗运动、分子力与势能为逻辑主线构建知识网络，通过填空式梳理、正误辨析题引导学生自主夯实基础，体现考点的系统性与层次性。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，开篇设6道易错辨析题帮助学生自主诊断认知盲区，考点专题配分子力-势能对比表格、微观量估算模型等工具，如“分子Q从A到C运动的受力与势能变化分析题”，培养模型建构与科学推理素养。分层练习设计支持个性化提升，教师可通过学情精准指导，助力学生自主复习能力提升。

第十五章　热学 高考考点 三年考情 2024 2023 2022 分子动理论 北京卷T1；海南卷T5 江苏卷T3 湖南卷T15（1） 固体和液体 全国甲卷T33（1） 浙江6月T14 气体实验定律、理想气体状态方程 海南卷T7；江苏卷T13 安徽卷T13；山东卷T16 全国甲卷T33（2）；广东卷T13 湖南卷T13；甘肃卷T13 广西卷T14 新课标卷T21；全国甲卷T33（2） 全国乙卷T33（2）；海南卷T16 湖北卷T13；湖南卷T13 全国甲卷T33（2） 全国乙卷T33（2） 山东卷T15；广东卷T15（2） 湖南卷T15（2）；河北卷T15（2） 气体实验定律与热力学定律的综合 浙江1月T19；湖北卷T13 重庆卷T3；贵州卷T13 全国甲卷T33（1）；全国乙卷T33（1） 天津卷T2；浙江1月T17 浙江6月T17；山东卷T9 天津卷T6；重庆卷T15（1） 河北卷T15（1） 气体状态变化图像 海南卷T11；山东卷T6 新课标卷T21；江西卷T13 贵州卷T13；广西卷T14 辽宁卷T5；江苏卷T3 广东卷T13 全国甲卷T33（1） 全国乙卷T33（1） 北京卷T3；江苏卷T7 辽宁卷T6；湖北卷T3 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 北京卷T15 实验：探究气体等温变化的规律 江苏卷T9；山东卷T13 备考策略 高考对本章的主要考查为分子动理论、热力学定律、气体实验定律、理想气体状态方程、气体图像等问题。 （1）适当关注分子动理论、固体和液体的性质问题。 （2）重点关注气体实验定律、理想气体状态方程、热力学定律、气体图像等问题及有关综合。 （3）两个热学实验考查的频次较低，应适当关注 第1讲　分子动理论　内能 分子动理论 1.物体是由大量分子组成的 （1）分子的大小 ①分子直径：数量级是　　　　 m。 ②分子质量：数量级是10－26 kg。 （2）阿伏加德罗常数 1 mol任何物质所含有的粒子数，NA＝　　　　　　 mol－1。 2.分子热运动 （1）扩散现象 ①定义：　　　　种物质能够彼此进入对方的现象。 ②实质：由物质分子的　　　　　　产生的。温度越高，扩散现象越　　　　。 （2）布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的　　　　运动。 ②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用　　　　造成的。 ③特点：永不停息，无规则；微粒　　　　，温度　　　　，布朗运动越明显。 ④结论：反映了液体分子运动的　　　　　　。 （3）热运动 ①定义：分子永不停息的　　　　运动。 ②特点：温度是分子热运动　　　　程度的标志。温度越高，分子无规则运动越　　　　。 3.分子间的作用力 （1）分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。 （2）分子间作用力的特点 ①r＝r0时（r0的数量级为10－10 m），分子间作用力F＝0，这个位置称为　　　　　　。 ②r＜r0时，分子间作用力F表现为　　　　。 ③r＞r0时，分子间作用力F表现为　　　　。 分子动能和分子势能　物体的内能 1.分子动能 （1）分子动能是做　　　的分子具有的动能。 （2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的　　　　。物体的　　　　是它的分子热运动的平均动能的标志。 2.分子势能 （1）定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径　　　　，所以分子组成的系统具有　　　　　　。 （2）分子势能的决定因素 微观上——决定于　　　　　　　； 宏观上——决定于物体的　　　　。 3.物体的内能 （1）物体中所有分子的热运动　　　　　与　　　　　　的总和，叫作物体的内能，内能是　　　　量。 （2）对于给定的物体，其内能大小与物体的　　　　　和　　　　有关。 （3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小　　　　。 （4）决定内能的因素 ①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。 ②宏观上：温度、体积、物质的量（摩尔数）。 （5）改变物体的内能有两种方式 ①做功；②传热。 1.只要知道气体的体积和阿伏加德罗常数，就可以算出分子的体积。（　　） 2.布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。（　　） 3.分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现。（　　） 4.温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。（　　） 5.内能相同的物体，它们的平均分子动能一定相同。（　　） 6.质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能。（　　） 　　 1.〔多选〕（人教版选择性必修第三册P6“练习与应用”T3改编）以下关于布朗运动的说法正确的是（　　） A.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 B.一锅水中撒一点儿胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈 C.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 D.扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动 2.（2023·海南高考5题）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，分子间作用力表现为斥力 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.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 3.（鲁科版选择性必修第三册P8T5） 分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。根据图像分析可得（　　） A.r1处为分子平衡位置 B.r2处为分子平衡位置 C.分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力 D.r＜r1时，r越小，分子势能越大，分子间仅有斥力存在 考点一　微观量的估算问题 1.两种分子模型 （1）球体模型：把分子看成球形，分子的直径d＝。适用于固体和液体。 （2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长d＝。适用于固体、液体和气体。 注意 对于气体，利用d＝计算出的d不是分子直径，而是相邻气体分子间的平均距离。 2.宏观量与微观量的相互关系 （1）微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等。 （2）宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的量n等。 （3）相互关系 ①一个分子的质量：m0＝＝。 ②一个分子的体积：V0＝＝。 注意 阿伏加德罗常数NA是联系微观量与宏观量的桥梁。 【练1】 〔多选〕（2025·浙江温州市月考）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅有空气密度的，设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　） A.a千克气凝胶所含分子数为n＝NA B.气凝胶的摩尔体积为Vmol＝ C.每个气凝胶分子的体积为V0＝ D.每个气凝胶分子的直径为 d＝ 【练2】 〔多选〕（2025·江苏宿迁市期中）空调在制冷过程中有除湿功能，某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3。 已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×1 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。（结果均保留一位有效数字）则（　　） A.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1025个 B.该液体水中含有水分子的总数N＝3×1026个 C.一个水分子的直径d＝4×1 m D.一个水分子的直径d＝4×1 m 【练3】 〔多选〕某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为Vm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为（　　） A.NA＝ B.NA＝ C.NA＝ D.NA＝ 考点二　扩散现象、布朗运动和分子热运动 　扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较与联系 扩散现象 布朗运动 分子热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 共同点 （1）都是无规则运动； （2）都随温度的升高而更加剧烈 区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生 是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到 联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 【练4】 〔多选〕（2025·河南商丘市月考）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（　　） A.有风时，尘土飞扬到空中 B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸 C.将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙 D.把一块铅和一块金的接触面磨平后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金 【练5】 （2025·黑龙江哈尔滨三中月考）将墨汁稀释后，小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一滴稀释后的墨汁，放在显微镜下观察，如图所示，以下对观察结果的描述正确的是（　　） A.在显微镜下，看到水分子在不停地撞击炭粒 B.小炭粒的无规则运动即是分子的热运动 C.大一点的炭粒，看得更清晰，实验现象更明显 D.可以升高温度，使实验现象更明显 【练6】 关于分子热运动的叙述正确的是（　　） A.分子的热运动就是布朗运动 B.热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同 C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈 D.物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈 考点三　分子力、分子势能和内能 1.分子力与分子势能的比较 分子力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 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＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 r＞10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较 能量 分子动能 分子势能 内能 机械能 定义 分子无规则运动的动能 由分子间相对位置决定的势能　 所有分子的热运动动能和分子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能的总和 决定 因素 温度（决定分子平均动能） 分子间距 温度、体积、物质的量 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 备注 温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义 关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A.物体内部所有分子动能的总和叫作物体的内能 B.物体被举得越高，其分子势能越大 C.一定质量的0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，分子势能增加 D.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零 尝试解答 （2025·山东泰安市模拟）将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法错误的是（　　） A.分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速 B.分子Q在C点时分子势能最小 C.分子Q在C点时加速度大小为零 D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大 尝试解答 甲、乙两图分别是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减小 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增大 尝试解答 提示：完成课后作业　第十五章　第1讲 第十五章　热学 第1讲　分子动理论　内能 【立足“四层”·夯基础】 基础知识梳理 知识点1 1.（1）①10－10　（2）6.02×1023 2.（1）①不同　②无规则运动　明显　（2）①无规则　②不平衡 ③越小　越高　④无规则性　（3）①无规则　②剧烈　剧烈 3.（2）①平衡位置　②斥力　③引力 知识点2 1.（1）热运动　（2）平均值　温度　2.（1）无关　分子势能　（2）分子间距离　体积　3.（1）动能　分子势能　状态 （2）温度　体积　（3）无关 易错易混辨析 1.×　2.×　3.√　4.√　5.×　6.× 双基落实筑牢 1.CD　布朗运动反映了液体分子在做无规则运动，它是固体颗粒的运动，不属于分子运动，故A错误；水中胡椒粉的运动不是布朗运动，布朗运动用肉眼不能直接观察到，故B错误；根据分子动理论可知C、D正确。 2.C　分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，故选C。 3.B　当分子处于平衡位置时，分子力为零，分子势能最小，所以r2处为分子平衡位置，当r＞r2，分子间表现为引力，r越大，分子势能越大，当r＜r1时，分子间表现为斥力，r越小，分子势能越大，此时分子间仍有引力存在，故选项B正确。 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【练1】 ABC　a千克气凝胶的物质的量为，所含分子数为n＝NA，选项A正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol＝，选项B正确；每个气凝胶分子的体积为V0＝＝，选项C正确；根据V0＝πd3，则每个气凝胶分子的直径为d＝，选项D错误。 【练2】 AC　水的摩尔体积为Vm＝ ＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol，水分子总数为N＝ ＝ 个≈3×1025个，故A正确，B错误；建立水分子的球体模型，有 ＝ πd3，可得水分子直径d＝ ＝ m≈4×10－10 m，故C正确，D错误。 【练3】 BC　因为M＝ρVm，所以NA＝＝。由于气体分子间隙很大，所以Vm≠NA·V0。ρ是气体的密度，不是单个分子的密度，故A、D错误，B、C正确。 考点二 【练4】 BD　扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，若不同物质则需要互相渗透才算扩散。尘土飞扬到空中只是固体颗粒暂时离开地面，没有物质的相互渗透，不属于扩散现象，A错误；水中放盐，盐会融化变为盐水，即固体颗粒渗透到水的各处，属于扩散现象，B正确；沙子进入石块的空隙，则沙子和石块仍然是相互独立的，没有发生扩散，C错误；铅中有金，说明铅向金内部发生了扩散，D正确。 【练5】 D　在显微镜下不能看到水分子，能看到悬浮的小炭粒，故A错误；小炭粒在不停地做无规则运动，这是布朗运动，不是分子的热运动，故B错误；炭粒越小，表面积越小，同一时刻撞击炭粒的水分子越少，受力越不平衡，炭粒运动越明显，故C错误；温度越高，布朗运动越剧烈，实验现象越明显，故D正确。 【练6】 C　布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而组成小颗粒的分子有成千上万个，悬浮颗粒的运动是大量分子集体的运动，并不是颗粒分子的无规则运动，A错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，同种物质若温度不同，其分子热运动的激烈程度也不同，B错误；温度是分子热运动激烈程度的反映，温度越高，分子热运动越激烈，由于气体和液体的温度高低不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈，C正确；分子做无规则运动的速度与物体的温度有关，与物体的机械运动的速度无关，D错误。 考点三 【例1】 C　物体的内能是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，故A错误；物体被举得越高，其重力势能越大，与分子势能无关，故B错误；一定质量的0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时需要吸热，而此时温度不变，分子平均动能不变，故分子势能增加，故C正确；分子在永不停息地做无规则运动，可知任何物体在任何状态下都有内能，故D错误。 【例2】 A　分子Q在由A运动到C的过程中，分子力表现为引力作用，大小表现为先增大后减小，但分子一直做加速运动，分子Q在C点时，分子力为零，分子势能最小，选项A错误，符合题意，B正确，不符合题意；分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，选项C正确，不符合题意；分子Q由A点释放后运动到C点的过程中，分子力为引力先增大后减小，加速度先增大后减小，到C点左侧后分子力为斥力且逐渐变大，加速度逐渐变大，故分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中加速度先增大后减小再增大，选项D正确，不符合题意。 【例3】 D　当分子间距离为r0时，分子力为0，分子势能最小但不为0，所以A错误；当分子间距离r＞r0时，由题图甲可知随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，所以B错误；当分子间距离r＞r0时，随分子间距离的增大，分子力做负功，则分子势能随分子间距离的增大而增大，所以C错误；当分子间距离r＜r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力越来越大，分子力做负功，则分子势能增大，所以D正确。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $