第37讲　分子动理论　内能 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“分子动理论 内能”专题，依据高考评价体系梳理了阿伏加德罗常数应用、分子模型建构、分子热运动规律等核心考点，通过考点权重分析明确微观量估算和概念辨析为高频题型，构建了系统的知识网络和解题思路。 课件亮点在于“真题典例+模型建构+易错辨析”的备考策略，如以水分子直径估算典例深入剖析球形模型应用，培养学生科学思维中的模型建构能力，练一练中布朗运动概念辨析强化物理观念，帮助学生掌握微观量求解步骤和概念辨析技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第37讲　分子动理论　内能 考点一　阿伏加德罗常数的应用 必备知识•全方位凝练 分子大小估算的两种模型 物质有固态、液态和气态三种状态,不同物态下应将分子看成不同的模型。 (1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体,如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=(球形模型)或d=(立方体模型)。 球形分子模型 立方体分子模型 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以计算的一般是每个分子所占据的平均空间大小。如图所示,将每个分子占据的空间视为棱长为d的立方体,所以d=。 关键能力•多维度提升 典例　水是人体正常生理代谢所必需的物质。已知水的摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,小伟同学一口气 喝了90 mL的水,阿伏加德罗常数取NA=6.0×1023 mol-1。 (1)求小伟同学本次喝下的水的分子个数N; (2)设想水分子是一个挨着一个排列的球体,忽略水分子的间隙,试估算水分子的直径R。(结果可保留π和根号)  答案 (1)3×1024 (2) m 解析 (1)小伟同学本次喝下的水的质量m=ρV 对应的物质的量n= 水的分子数N=nNA 联立解得N=3×1024。 (2)水的摩尔体积Vm= 单个水分子的体积πR3 解得R= m。 关键能力升华 微观量的求解方法 (1)分子体积、分子直径、分子质量等属微观量,直接测量它们的数值非常困难,可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量,其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。 (2)建立合适的物理模型,通常把固体、液体分子看成球形或立方体;对于气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。 考点二　分子动理论的应用 必备知识•全方位凝练 1.扩散现象、布朗运动与热运动的比较 比较项 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 微小固体颗粒 分子 区别 分子的运动,发生在任何两种物质之间 比分子大得多的微粒的运动 分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 (1)都是无规则运动; (2)都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 2.分子间作用力与分子势能的比较 比较项 分子间作用力F 分子势能Ep 与分子间距离的 关系图像     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 3.大量气体分子热运动遵循统计规律 当温度升高时,对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值在增加。温度越高,分子的热运动越剧烈。如图所示。 (1)运动方向:沿各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 (2)运动速率:速率分布图像呈现“中间多、两头少”的特征,当温度升高时,“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动,分子的平均速率增大,分子的热运动更剧烈。 (3)分子平均动能与分子平均速率的关系:对同一种分子,分子的平均速率为,分子的平均动能,但成正相关关系。 4.物体的内能相关因素 (1)物体所含的分子总数由物质的量决定。 (2)分子热运动的平均动能由温度决定。 (3)分子势能与物体的体积有关。 综上,物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。 [练一练] 1.判断下列说法对错 (1)扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫作热运动。(　　) (2)相同质量和相同温度的氢气和氧气,氢气的内能大,氧气分子的平均动能大,氢气分子的平均速率大。(　　) (3)分子动能与分子势能的总和叫作这个分子的内能。(　　) (4)分子间作用力减小时,分子势能也一定减小。(　　) × × × × 2.(多选)(教材选择性必修第三册第6页习题改编)以下关于布朗运动的说法错误的是(　　) 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 AB 解析 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。 关键能力•多维度提升 典例1　图甲为已剥皮的茶叶蛋,图乙为显微镜及镜头下悬浮在水中的小炭粒每隔30 s的位置连线。下列说法正确的是(　　) A.剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理,是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的 B.在0 ℃时,色素分子将不再做无规则运动 C.在30 s的时间间隔内,小炭粒做直线运动 D.布朗运动就是小炭粒内部碳分子的无规则运动 A 解析 剥皮的茶叶蛋外层的棕色纹理,是佐料中的色素分子扩散到蛋清中形成的,故A正确;分子的热运动是永不停息的,温度的高低只能影响分子运动的快慢,在0 ℃时,色素分子将仍做无规则运动,故B错误;小炭粒每隔30 s的位置连线,不是小炭粒的运动轨迹,小炭粒做无规则运动,故C错误;布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动,不是小炭粒内部碳分子的无规则运动,故D错误。 典例2　分子力F随分子间距r变化规律图像如图所示,r2为分子平衡时的间距。某空间仅有两个分子甲和乙,把甲固定在r=0的坐标原点,把乙分子从横轴上r=r1处由静止释放,结果乙能运动到r=r4处,则该过程中(　　) A.分子引力逐渐增大,斥力逐渐减小,在r=r3处合力表现为引力 B.乙分子先加速运动,后减速运动,在r=r2处速度最大 C.分子势能先减小后增大,接着又减小,在r=r3处势能最低 D.r1~r2和r2~r3两段图像与横轴所围成“面积”大小相等 B 解析 随分子间距r增大,分子引、斥力都减小,故A错误;从r1到r4,分子力先表现为斥力后表现为引力,则分子力先做正功后做负功,分子势能先减小后增大,在r=r2处势能最低;乙分子先加速运动,后减速运动,在r=r2处速度最大,故C错误,B正确;图像与横轴所围成“面积”大小表示分子力做功,乙分子从r1到r4,由动能定理可知分子动能变化量为零,则分子力做功为零,故r1~r2分子力做的正功和r2~r4分子力做的负功相等,故r1~r2和r2~r4两段图像与横轴所围成“面积”大小相等,故D错误。 $