第14章　第1讲　分子动理论　分子运动速率分布规律　内能 课件-2027年高考物理一轮专题复习（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦热学模块，覆盖分子动理论、分子运动速率分布、内能等高考核心考点，依据高考评价体系明确估算微观量、解释布朗运动、分析气体压强微观本质等考查要求，通过梳理近五年模拟题归纳出微观量估算（占比30%）、分子力与势能分析（占比25%）等高频题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+模型建构+科学推理”的备考策略，如以苏州三模“教室空气分子估算”题为例，详解立方体模型应用步骤，通过分子速率分布图像分析培养科学思维素养。特设易错点警示（如气体分子体积与占据空间区别）和答题模板，助力学生掌握微观量估算、内能判断等得分技巧，教师可据此精准开展专题突破，提升复习效率。

第十四章 热学 第1讲　分子动理论　分子运动速率分布规律　内能 内容索引 学习目标 核心体系 活动方案 学 习 目 标 内容索引 1. 了解分子动理论的基本观点，了解扩散现象，能解释布朗运动.2. 学会分子模型的构建与分子直径的估算方法，会用阿伏加德罗常数估算微观量.3. 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，知道气体压强的微观解释.4. 知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关． 核 心 体 系 内容索引 内容索引 活 动 方 案 内容索引 活动一　了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据 一、估算微观量 [2025苏州三模]一间教室长宽高分别为a、b、c，假设教室内的气体处于标准状况，已知阿伏加德罗常数为NA，每摩尔气体在标准状况下的体积为V.(以上所有单位均已取国际单位) (1) 请估算教室内的空气分子个数N； (2) 请估算教室内的空气分子平均距离d. 1 内容索引 内容索引 1. 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型． 球体分子模型 立方体分子模型 内容索引 小 内容索引 2. 宏观量与微观量的转换桥梁——阿伏加德罗常数． 作为宏观量的摩尔质量Mmol 、摩尔体积Vmol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来．如图所示． (1) 一个分子的质量：m＝______. (2) 一个分子所占的体积：V0＝________(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)． (3) 1 mol 物质的体积：Vmol＝________. (4) 质量为M的物体中所含的分子数：n＝__________. (5) 体积为V的物体中所含的分子数：n＝__________. 内容索引 　　　　[2025苏州震泽中学月考]已知二氧化碳的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在2 500 m深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体．若二氧化碳固体分子的体积为V0，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的(　 　) 1 A 内容索引 内容索引 二、理解扩散现象、布朗运动与分子热运动 [2025无锡期中]在热学研究中，常常把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现．下列判断正确的是(　 　) A．扩散现象是不同物质间的一种化学反应 B．布朗运动是由于液体的对流形成的 C．扩散现象和布朗运动都是分子热运动 D．悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动 2 D 内容索引 【解析】 扩散现象是不同物质间的一种物理现象，故A错误；布朗运动是由于液体分子的无规则运动造成的悬浮微粒的无规则运动，故B错误；布朗运动是小颗粒受分子无规则撞击导致的不规则运动，不是分子的热运动，故C错误；悬浮在液体中的微粒越小，越容易观察到布朗运动，故D正确． 内容索引 扩散现象、布朗运动与热运动的比较 分子 内容索引 [2025徐州期末]如图所示，在显微镜下分别追踪甲、乙花粉颗粒在水中的运动，用线段把每隔20 s颗粒的位置，按时间顺序依次连接起来，得到二颗粒运动的位置连线，下列说法正确的是(　 　) 3 A．两相邻位置之间，颗粒做直线运动 B．颗粒无规则运动的成因是花粉颗粒的分子无规则运动 C．若水的温度相同，则甲颗粒较大 D．若颗粒大小相同，则甲运动时水的温度较高 D 内容索引 【解析】 记录的是两微粒运动的位置连线图，并不是轨迹图，所以两相邻位置之间，颗粒不是做直线运动，故A错误；颗粒无规则运动的成因是液体分子的撞击，反应了液体分子的无规则运动，故B错误；温度相同，微粒越小无规则运动越明显，所以图甲中颗粒较小，故C错误；若两微粒大小相同，温度越高无规则运动越明显，所以图甲中水的温度较高，故D正确． 内容索引 在布朗运动中颗粒越小，液体分子(空气分子)对其撞击越不均衡，故运动比大一些的颗粒更为剧烈． 内容索引 三、分子力 [2025扬州期末]分子间作用力与两分子间距离的关系如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，乙分子仅在分子力作用下依次经过A、B、C、D，此过程中乙分子速度(　 　) A．在B点最大 B．在D点最小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 4 D 内容索引 【解析】 从A到C的过程中，乙分子受引力作用，分子力做正功，乙分子速度增加，从C到D的过程中，乙分子受斥力作用，分子力做负功，乙分子速度减小，因此在C点速度最大，故A、C错误，D正确；由于乙分子速度先增大后减小，因此不能判断在哪个位置速度最小，故B错误． 内容索引 活动二　了解分子运动速率分布的统计规律和气体压强的微观解释 氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知(　 　) 5 A．同一温度下，氧气分子呈现“中间多、两头少”的分布规律 B．随着温度的升高，所有气体分子的速率都增加 C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大 D．①状态的温度比②状态的温度高 A 内容索引 【解析】 同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，即氧气分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的分布规律，故A正确；随着温度的升高，不是所有气体分子的速率都增加，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大，故B、C错误；由图可知②中速率大的分子占据的比例较大，故②对应的温度较高，故D错误． 内容索引 1. 分子运动速率分布图像．纵轴的含义表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横轴的含义表示分子的速率，两个图线的区别是温度不同． 2. 气体的分子动理论． (1) 气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力． (2) 气体分子的速率分布：表现出“中间多、两头少”的统计分布规律． 内容索引 (3) 气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等． (4) 气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 内容索引 关于气体压强的产生，下列说法正确的是(　 　) A．气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B．气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的 C．气体的温度越高，每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大 D．容器中气体分子的数密度增大，气体的压强一定增大 6 A 内容索引 【解析】 气体对器壁的压强是大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故A正确，B错误；气体的温度越高，分子平均动能越大，但不是每个气体分子的动能都变大，所以气体的温度越高，并不是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大，故C错误；压强的大小跟气体分子的平均速率、气体分子的数密度有关，可知气体的压强不一定增大，故D错误． 内容索引 气体压强的微观解释 1. 产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． 2. 决定因素(一定质量的某种理想气体) (1) 宏观上：决定于气体的温度和体积． (2) 微观上：决定于分子的平均速率和分子的数密度． 内容索引 　　　　[2025苏州期末]如图所示，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段液柱．用手捂住烧瓶，会观察到液柱缓慢向外移动，此过程中瓶内气体(　 　) A．温度不变 B．压强增大 C．分子平均动能减小 D．分子对器壁单位面积的作用力不变 2 D 内容索引 【解析】 用手捂住烧瓶，则空气温度升高，A错误；观察到液柱缓慢向外移动，体积变大，压强不变，B错误；空气温度升高，瓶内气体分子平均动能变大，C错误；因气体压强不变，则分子对器壁单位面积的作用力不变，D正确． 内容索引 活动三　知道物体的内能 [2025盐城期末]如图所示，分子势能随分子间距离变化的图像．据图分析可得(　 　) A．r1处为分子平衡位置 B．r2处为分子平衡位置 C．r1处分子间作用力表现为引力 D．r2处分子间作用力表现为斥力 7 【解析】 当分子处于平衡位置时，分子势能最小，所以r2处为分子平衡位置，分子作用力为0，故A、D错误，B正确；r1<r2，则r1处分子间作用力表现为斥力，故C错误． B 内容索引 分子力及分子势能图像 内容索引   分子力F 分子势能Ep 　随分子间距离的变化情况 r<r0 F随r增大而减小，表现为________ r增大，F做______功，Ep减小 r>r0 r增大，F先增大后减小，表现为________ r增大，F做______功，Ep增大 r＝r0 F引＝F斥，F＝______ Ep最______，但不为零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 斥力 正 引力 负 0 小 内容索引 判断分子势能变化的两种方法：(1) 看分子力的做功情况．(2) 直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别． 内容索引 　　　　[2025南通期中]分子a固定在x轴上的O点，分子b由较远处只在分子力的作用下沿x轴负方向运动，其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示．下列说法中正确的是(　 　) A．从较远处到x＝x1处，分子b的速度先增大后减小 B．从较远处到x＝x1处，分子b的加速度先增大后减小 C．分子b在x＝x2处，两分子间的作用力最大 D．分子b在x＝x1处，两分子间的作用力为零 3 A 内容索引 【解析】 由图可知，分子b从较远处到x＝x1处其分子势能先减小后增大，故分子b的分子动能先增大后减小，在x＝x2处时分子b的分子势能最小，分子动能最大，所以此过程分子b的速度先增大后减小，故A正确；由图可知，在x＝x2处时分子b的分子势能最小，分子动能最大，即分子b在x＝x2处所受的分子间的作用力为零，所以在该过程中分子b所受分子间的作用力先增大后减小再增大，故分子b的加速度先增大后减小再增大，故B、C、D错误． 内容索引 下列关于温度及内能的说法中正确的是(　 　) A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高 B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 C．质量和温度相同的冰和水，内能相同 D．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大 8 【解析】 温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，A错误；物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，B、C错误；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定内能的大小，D正确． D 内容索引 关于物体内能问题的几点提醒 内容索引 (4) 通过做功或热传递可以改变物体的内能．内能是状态量，状态确定，系统的内能随之确定，一个物体在不同的状态下有不同的内能．热量是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量． (5) 物体内能的本质是微观分子的运动和相互作用的结果，机械能则是宏观物体的运动和相互作用的结果．在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒． 内容索引 　　　　 下列有关热现象和内能的说法中正确的是(　 　) A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增加 B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的 D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大 4 C 内容索引 【解析】 把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，A错误；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，D错误． 内容索引 　　　　[2025连云港期中]根据分子动理论，下列说法正确的是(　 　) A．布朗运动是液体分子的运动，它说明了分子在永不停息地做无规则运动 B．温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大 C．物体体积增大，分子势能可能减小 5 C 内容索引 内容索引 　　　　[2025江苏卷]一定质量的理想气体，体积保持不变．在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示．与状态甲相比，该气体在状态乙时(　 　) A．分子的数密度较大 B．分子间平均距离较小 C．分子的平均动能较大 D．单位时间内分子碰撞单位面 积器壁的次数较少 6 C 内容索引 【解析】 根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子的数密度相同、分子的平均距离相同，故A、B错误；根据图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，故C正确；乙状态下气体平均速率大，密度相等，则单位时间内分子撞击单位面积器壁次数较多，故D错误． 内容索引 谢谢观看 Thank you for watching 【答案】 (1) 教室内气体的物质的量n＝， 教室里面的空气分子个数N＝nNA， 解得N＝. (2) 教室内每个分子占据的平均空间V0＝， 将分子占据空间当作立方体模型，V0＝d3， 解得d＝. (1) 固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球体或立方体．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＝(球体模型)或d＝(立方体模型)． (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，所以气体分子的大小______(选填“大”“等”或“小”)于分子所占有的平均空间．如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝(气体分子间的平均距离)． 气体分子模型 NA NA A． B． C． D． 【解析】 海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，设该状态下气体体积为V，则海面处容器内二氧化碳气体的质量为m＝ρV，容器内二氧化碳气体的物质的量为n＝＝，则在2 500 m深海中二氧化碳的体积为V′＝nNA×V0＝NA×V0＝×V，可知该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的 倍．故A正确． 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 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 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、布朗运动都反映了________做无规则的热运动 分子力F 分子势能Ep 图像 (1) 内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，不存在某个分子内能的说法． (2) 决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量以及物质状态． (3) 温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同． D．某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为V、密度为ρ，用NA表示阿伏加德罗常数，则每个气体分子的质量m0＝，每个气体分子的体积V0＝ 【解析】 布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映，布朗运动不是液体分子运动，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体分子平均动能较大，但由于分子的运动是无规则的，因此不是每个分子的动能都比温度较低的物体分子的动能大，故B错误；物体体积增大，分子势能可能减小，例如，0 ℃的水结冰，体积增大，分子势能减小，故C正确；应用V0＝计算出的是每个气体分子所占空间的体积，由于气体分子间距较大，所以V0＝并不是每个气体分子的实际体积，故D错误． $