第14章第1讲 分子动理论 内能——2027届高考物理一轮复习考点精讲课件

该高中物理高考复习课件聚焦热学专题，覆盖分子动理论、气体实验定律、热力学定律等核心考点，依据高考评价体系分析考点权重，如气体实验定律和热力学第一定律为高频考点，归纳微观量估算、布朗运动解释等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于真题驱动与素养导向，整合2021-2025年学选考真题，通过微观量估算的模型建构、气体定律的科学推理培养科学思维，结合“油膜法估测分子大小”实验强化科学探究能力。帮助学生掌握答题技巧，教师可精准把握备考方向，提升复习效率。

第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 第1讲　分子动理论　内能 -- 第十四章　热学 1．知道分子动理论的基本观点及相关的实验证据。 2．知道扩散现象并能解释布朗运动。 3．了解分子运动速率分布的统计规律。 4．知道分子运动速率分布图像的物理意义。 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 BD -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 B -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 C -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 BD -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 B -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 B -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 甲　　　　　　　乙 C 偏大 正功 -- 第十四章　热学 D -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 C -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 相等 较小 100 -- 第十四章　热学 -- 第十四章　热学 谢谢观看 -- 第十四章　热学 课标内容 1．通过实验，估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。 2．通过实验，了解扩散现象。观察并解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。 3．了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。 4．观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。 课标内容 5．通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。 6．知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。 7．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。 8．通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律 对应教材 粤教版选择性必修第三册P01～74；人教版选择性必修第三册P01～65 学业要求 学业要求 水平 能用分子动理论解释固体、液体和气体的微观结构及特点 2 能用气体实验定律解决(解释)实际问题 2、3 能用热力学第一定律解决(解释)实际问题 2、3 能理解能量守恒定律，并用其解释自然现象 2 能完成“用油膜法估测分子的大小”“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”两个实验 2、3 考查载体 1．生活实践问题情境：与大自然中物理相关的现象，与生产生活紧密联系的物理问题，与科技前沿、国家重大科技工程相关的情境。如：注射器、保温杯、喷雾器、血压计、压缩机、内燃机气缸等。 2．学习探索问题情境：与物理学史、课程标准、新教材、科学探究相关的问题情境。如：布朗运动、统计规律、理想气体模型、热力学第一定律、能量守恒定律等 命题思路 1.命题方式:本章理想气体状态方程的应用常以计算题形式命题;而分子动理论、热力学定律的应用则多以选择题或填空题的形式考查。 2.命题重点:理想气体状态方程的应用、分子动理论、热力学定律的应用都是本章的命题重点。试题常结合现实生活中与热现象相关的素材作为命题情境。 3.命题难点:新增的实验“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”可能会成为本章的命题难点 广东真题 2021年适应考：T15分子动理论，气体压强的微观解释 2021年学选考：T15分子动理论，玻意耳定律的应用 2022年学选考：T15热力学第二定律 2023年学选考：T13理想气体状态方程，热力学第一定律 2024年学选考：T13气体实验定律 2025年学选考：T13液体的压强，气体的压强，玻意耳定律 考点一　微观量的估算问题 【考点内化】 1．对阿伏伽德罗常量(NA)的理解。 阿伏伽德罗常量NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。在此所指的微观物理量为分子的体积V0、分子的直径 d、分子的质量 M0；宏观物理量为物质的体积V、摩尔体积Vmol、物质的质量m、摩尔质量M、物质的密度ρ。阿伏伽德罗常量NA能实现微观物理量与宏观物理量之间的相互换算。 2．在应用阿伏伽德罗常量进行换算时，一是要注意建立恰当的物理模型，从目前来说，分子都被视为球体模型；二是要正确选用公式，即视物态而分别对待。 (1)计算分子的质量：M0＝＝。 (2)计算分子的体积：V0＝＝。 ①对于固体和液体而言，分子是紧密排列的，分子间距小，我们可以认为分子占有的空间和分子的体积几乎是一样的，因此公式计算的结果可视为固体和液体的分子体积。 ②对于气体，由于气体分子之间的空隙很大，这个公式只能表示每个分子平均占有的空间(正方体)，而不是每个分子的体积(只在正方体的中央)，如图所示。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)肺活量检测是中学生体质检测中的一项重要内容。肺活量指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体量。在某次体质检测中发现某男同学肺活量为3 500 mL，呼出的气体中水蒸气大约占总体积的6%。已知此时水蒸气的密度ρ＝0.6 kg/m3，水蒸气的摩尔质量M＝18 g/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6×1023 mol-1。下列关于该同学呼出的气体估算正确的是(　　) A．水蒸气的体积为2.1×10-3 m3 B．含有的水分子的数量为4.2×1021个 C．含有的水蒸气的质量为1.26×10-2 g D．水蒸气两个分子之间的平均间距为3.68×10-9 m 解析：根据题意可知，水蒸气的体积为V水＝6%V＝0.06×3 500×10-6 m3＝2.1×10-4 m3，故A错误；含有的水分子物质的量为n＝，代入数据，解得n＝0.007 mol，含有的水分子的数量为N＝nNA＝4.2×1021个，故B正确；含有的水蒸气的质量为m＝ρV水＝1.26×10-1 g，故C错误；由NV0＝V水，d＝，可得d≈3.68×10-9 m，故D正确。故选BD。 【练习1】　(单选)纳米材料具有很多优越性能，有广阔的应用前景。已知1 nm(纳米)＝10-9 m，半径为1 nm的球体容器可容纳的液态氢分子(其直径约为10-10 m)的个数最接近下列数值的是(　　) A．102 B．103 C．106 D．109 解析：根据πd3＝Nπd′3得，液态氢分子的个数为103。故选B。 点评：本题关注点应当是数量级，而不是具体数值，而且只要知道球体的体积公式，就能计算分子的体积，体现了基础性。 考点二　扩散现象与布朗运动 【考点内化】 1．扩散现象。 (1)扩散现象是由于分子不停地运动而产生的物质迁移现象。 (2)扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。 (3)温度越高，扩散越快。 2．布朗运动。 (1)定义：布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒做的无规则运动。形成布朗运动的原因是悬浮小颗粒受到周围液体分子来自各个方向碰撞效果的不平衡。因此，布朗运动不是分子运动，但它间接证明了周围液体分子在永不停息地做无规则运动。 (2)特点：①无规则。②永不停息。③温度越高，布朗运动越明显；颗粒越大，布朗运动越不明显。 【考点过关】 (单选)下列关于热运动的说法正确的是(　　) A．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 B．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 解析：水凝结成冰后，水分子的热运动不会停止，故A错误；分子热运动与宏观运动无关，只与温度有关，故B错误；温度升高，分子热运动更剧烈，分子平均动能增大，并不是每一个分子运动速率都会增大，故C正确，D错误。故选C。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)在观察布朗运动时，从微粒在a点开始计时，间隔30 s记下微粒的一个位置，有b、c、d、e、f、g等，然后依次连接成折线，如图。下列说法正确的是(　　) A．微粒在75 s末时一定经过cd的中点 B．微粒在75 s末时可能经过de的中点 C．微粒在前30 s内的路程一定等于ab的长度 D．微粒在前30 s内的位移大小一定等于ab的长度 解析：布朗运动是由液体分子对微粒的碰撞引起的，30 s内运动已改变了不知多少次，b、c、d、e、f、g等位置只是表示微粒在30 s、60 s、90 s、120 s、150 s、180 s时刻经过的位置，微粒不一定沿着折线运动，也不一定做匀速运动，运动是无规则、随机性的。故选BD。 考点三　分子间的相互作用力 【考点内化】 1．理解分子间作用力与分子间距的关系。 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，分子力是短程力，发生作用的距离很小，约10-10 m。 (2)引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大。但斥力的变化比引力的变化快。实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。 (3)分子力(指引力和斥力的合力)随分子间距离变化的规律如图所示。 ①当r<r0时，F斥>F引，分子力表现为斥力。 ②当r＝r0时，F斥＝F引，分子力为零。 ③当r>r0时，F斥<F引，分子力表现为引力。 ④当r>10r0以后，分子力变得十分微弱， 可以认为分子力为零。 2．对分子力本质上是电磁力的理解。 分子间的引力与斥力从本质上来说，是电磁相互作用的表现。因为分子是由原子组成的，原子又是由带正电的原子核和带负电的电子组成的，分子间的斥力和引力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。 3．三种物态的分子力的特点。 教材中所介绍的分子力随分子间距变化的规律是科学家们用于描述分子力变化规律的众多模型中的一种简化模型，实际上分子间的相互作用力要复杂得多。下面对三种物态分子力的特点作出具体比较，以便于解释生活中很多与分子力相关的物理现象： 【考点过关】 (单选)清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的，这一物理过程中，水分子间的(　　) A．引力、斥力都减小 B．引力、斥力都增大 C．引力消失，斥力增大 D．斥力消失，引力增大 解析：水汽(气体)的分子距离太远，分子相互作用力为0，露珠(液体)的分子距离较小，分子有相互作用的引力和斥力，且随着分子距离的减小，分子间的引力、斥力都增大。故选B。 【考教衔接】 　(单选)(教材改编)如图所示的是分子间作用力和分子间距离的关系图线，下列关于该图线的说法正确的是(　　) A．曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线 B．曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线 C．曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线 D．当分子间距离r＞r0时，曲线b对应的力先减小后增大 解析：在F-r图像中，随着距离的增大，斥力比引力变化得快，所以a为斥力曲线，c为引力曲线，b为合力曲线，故AC错误，B正确；当分子间距离r＞r0时，曲线b对应的力即合力先增大后减小，故D错误。故选B。 考点四　平均动能、分子势能和内能 【考点内化】 1．对分子动能、分子平均动能、分子平均速率的理解。 (1)分子动能：分子由于运动而具有的能称为分子动能。由于分子间的频繁碰撞，每个分子的动能是不断变化的，因此某个分子的动能大小带有很大的随机性。因而某个分子的动能大小有多大是难以确定、没有意义的。 (2)分子平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能。温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能就越大。与机械运动状态无关，物体的速度大，分子平均动能不一定大。 (3)分子平均速率：温度相同，分子平均动能相同，但不同物质，分子质量是不同的。故温度相同的不同物质的分子平均速率不同。 (4)分子动能与分子平均动能的关系：取样N个同种分子，Ek＝Nk。说明分子动能的大小不仅取决于分子平均动能k的大小，还取决于取样的分子数N。 2．对分子势能的理解。 (1)分子势能：分子间存在相互作用，由它们间相对位置决定的势能称为分子势能。 (2)分子势能随分子间距离变化的规律如图所示。 ①在r<r0内，分子力为斥力，若分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增大。 ②在r>r0内，分子力为引力，若分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大。 ③当r＝r0时，分子势能最小，若取无限远处分子势能为零，则该处分子势能为负值。 ④r>10r0以后，分子力为零，分子势能为零(比如理想气体)。 3．物体的内能。 物体内所有分子的动能和势能的总和称为物体的内能，即E＝Ek＋Ep。 【考点过关】 2022年3月23日下午，“天宫课堂”再次开讲。如图甲所示，王亚平老师将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙所示，能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是______(填“A”“B”或“C”)位置，“水桥”表面层中水分子势能与其内部水分子势能相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。实验结束，王亚平放开双手，两块板吸引到一起，该过程分子力做________(填“正功”“负功”或“零功”)。 【考教衔接】 　(单选)(教材改编)如图是两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是(　　) A．当r＝r1时，分子间的作用力为零 B．当r＞r1时，分子间的作用力表现为引力 C.在r由r1变到r2的过程中，分子势能逐渐变大 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功 解析：由图像可知，分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离。r＝r1时两分子之间的距离小于平衡距离，可知r＝r1时分子间的作用力表现为斥力，故A错误；r2是平衡距离，当r1＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能Ep减小，故BC错误，D正确。故选D。 【练习2】　(单选)关于内能，下列说法正确的是(　　) A．质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等 B．1 g 100 ℃的水的内能等于1 g 100 ℃的水蒸气的内能 C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等 D．一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大 解析：物体的内能与物质的量、温度、体积等因素有关，质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等，内能不一定相等，故A错误；1 g 100 ℃ 的水需要吸收热量才能变为1 g 100 ℃的水蒸气，故1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，故B错误；内能不同的物体，其温度可能相等，它们分子热运动的平均动能可能相等，故C正确；一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木块的所有分子的分子势能不变，故D错误。故选C。 考点五　气体分子运动的统计规律 【考点内化】 认识气体分子运动的统计规律图。 如图为氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布规律图，由此图可知： (1)在一定的温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律。 (2)温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大。 【考教衔接】 　(教材改编)氧气分子在0 ℃和100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。由此可知两条曲线下的面积________(填“相等”或“不相等”)；虚线对应于氧气分子平均动能________(填“较大”或“较小”)的情形；实线对应于氧气分子在__________ ℃时的情形。 解析：两条曲线下的面积都应该等于1，即相等；具有最大比例的速率区间，0 ℃时对应的速率小，说明虚线为0 ℃时的分布图像，故对应的平均动能较小；实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实线对应的温度高，为100 ℃时的情形。 $