（北京专用）2020版高考物理总复习 第十四章 第1讲 分子动理论课件

第1讲分子动理论一物体是由大量分子组成的二分子的热运动三分子间的相互作用力四物体的内能知识梳理考点一与阿伏加德罗常数有关的计算考点二分子热运动考点三分子力和分子势能深化拓展考点四正确建立微观模型，搭好宏观与微观的桥梁一、物体是由大量分子组成的知识梳理1.分子大小(1)分子的体积很小,它直径的数量级是①10-10m。(2)②油膜法可粗测分子直径。(3)分子大小计算有两种模型:一是③球体,二是④立方体,对气体分子用上述模型只能估算出⑤相邻两分子间平均距离。2.分子质量分子质量很小,一般物质分子质量的数量级为⑥10-26kg。3.分子数量(1)阿伏加德罗常数:1mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数的测量值NA=⑦6.02×1023mol-1。(2)阿伏加德罗常数联系宏观和微观的公式NA= NA= (不适用于气体)(3)分子数量的计算N= Mm分子molVV分子mMMol二、分子的热运动1.扩散现象是相互接触的物质彼此进入对方的现象,温度越高,扩散①越快。2.布朗运动:在显微镜下看到悬浮在液体中的②固体颗粒永不停息地做无规则运动,颗粒越小,运动越③明显;温度越高,运动越④激烈,布朗运动不是液体分子的运动。3.布朗运动是分子⑤无规则运动的宏观表现。三、分子间的相互作用力1.分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的是分子引力和斥力的①合力。2.分子力随分子间距离变化的关系:(r0表示引力和斥力相等时的分子间距)(1)r=r0时,F引=F斥,分子力表现为②零。(2)rr0时,F引F斥,分子力表现为③引力。(3)rr0时,F引F斥,分子力表现为④斥力。(4)当分子间距离的数量级大于10-9m时,分子力已变得很微弱,可忽略不计。3.引力和斥力都随分子间距离的增大而⑤减小,随分子间距离的减小而⑥增大,但斥力的变化比引力的变化⑦快。分子力随距离变化关系如图所示。 四、物体的内能1.分子的平均动能(1)物体中所有分子动能的平均值叫做分子热运动的①平均动能。(2)温度是分子热运动的②平均动能的标志。2.分子势能(1)分子势能存在的原因由于分子间存在着相互③作用力,这样在分子之间就存在着由它们的相对位置所决定的④势能,称为分子势能。(2)分子势能的变化a.分子势能的变化和⑤分子力做功紧密联系在一起。分子力做正功,分子势能⑥减少;分子力做负功,分子势能⑦增加。b.分子力做的功与分子间相对位置的变化及分子间的作用力有关。c.分子势能与分子间距离的关系 取r→∞处为零势能处。Ⅰ.当rr0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加。Ⅱ.当rr0时,分子力为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加。Ⅲ.当r=r0时,分子势能最小。3.物体的内能(1)定义:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的⑧内能。(2)任何物体在任何情况下都具有内能。(3)⑨温度和⑩体积是影响内能的两个因素。 1.已知阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M,密度为ρ。则一个油酸分子的质量可表示为 (A)A. B. C. D. AMNANMAMNρAρNM解析因一摩尔油酸含有“阿伏加德罗常数”个分子,一摩尔油酸的质量即为摩尔质量,故一个油酸分子的质量m= ,A项正确。AMN2.关于分子的热运动,以下叙述正确的是 (C)A.布朗运动就是分子的热运动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.物体运动的速率越大,其内部的分子热运动就越激烈解析布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动,其间接反映了分子的热运动,A错误;温度越高,分子无规则运动越激烈,B错;物体宏观运动的速率大小与微观分子的热运动无关,D错;故选C。3.关于分子间的作用力,下列说法正确的是 (C)A.分子间只存在引力B.分子间只存在斥力C.分子间同时存在引力和斥力D.分子间距离较小时,只存在斥力,分子间距离较大时,只存在引力解析分子间既有引力,也有斥力。当分子间距rr0时,斥力大于引力,分子力表现为斥力。当分子间距rr0时,斥力小于引力,分子力表现为引力。所以C选项正确。4.以下关于分子动理论的说法中不正确的是 (B)A.物质是由大量分子组成的B.-2℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小解析物质是由大量分子组成的,A正确;分子在永不停息地做无规则运动,B错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做正功,后是分子引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D正确。深化拓展考点一与阿伏加德罗常数有关的计算1.宏观量和微观量的联系(1)阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,是联系宏观世界和微观世界的桥梁。(2)宏观量和微观量的联系①分子的质量:m0= = 。②分子的体积:V0= = (固、液)。③物体所含的分子数:n= ·NA= ·NA(固、液)或n= ·NA= ·NA。AMNmAρVNmAVNAMρNmVVmmρVmMρVM2.两种分子模型(1)对于固体和液体,可以认为分子是一个个紧密排列在一起的球体,球体模型的体积V= πd3。(2)对于气体,由于分子间距离较大,可以利用立方体模型估算一个气体分子平均“占据”的空间,立方体模型的体积V=d3。16【情景素材·教师备用】1-1利用下列哪一组物理量可以算出二氧化碳的摩尔质量(C)A.二氧化碳的密度和阿伏加德罗常数B.二氧化碳分子的体积和二氧化碳的密度C.二氧化碳分子的质量和阿伏加德罗常数D.二氧化碳分子的体积和二氧化碳分子的质量解析摩尔质量是指“阿伏加德罗常数”个分子的总质量,即M=m0·NA,故选项C正确。1-2已知油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。若用m表示一个油酸分子的质量,用V0表示一个油酸分子的体积,则下列表达式中正确的是 (B)A.m= B.m= C.V0= D.V0= ANMAMNAMNρAρNM解析阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的物理量,对固体和液体而言,摩尔质量与分子质量的关系为NA= ,摩尔体积与分子体积的关系为NA= ,物质的密度、摩尔质量与每个分子体积的关系为ρ= ,V0= ,A、C、D错误,B正确。Mm0VVA0MNVAMρN1-3空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103cm3。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试求:(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N;(2)一个水分子的直径d。答案(1)3×1025个(2)4×10-10m解析(1)水的摩尔体积为Vmol= = m3/mol=1.8×10-5m3/mol水分子总数为N= = ≈3×1025(个)(2)建立水分子的球体模型,有 = πd3可得水分子直径:d= = m≈4×10-10mMρ231.8101.010AmolVNV362351.010106.0101.810molAVN16mol3A6VN532361.8103.146.010考点二分子热运动布朗运动和分子热运动的比较布朗运动分子热运动共同点都是永不停息的无规则运动,都随温度的升高而变得更加剧烈不同点研究对象固体小颗粒分子观察光学显微镜电子显微镜联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力不平衡而引起的,反映了分子的无规则热运动2-1下列关于布朗运动的说法中正确的是 (C)A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动是组成固体小颗粒的分子无规则运动的反映C.布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D.观察时间越长,布朗运动就越显著E.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动解析布朗运动是固体小颗粒的运动,固体小颗粒是由很多分子组成的集体,A错;布朗运动是由液体(或气体)分子对固体小颗粒碰撞的不平衡引起的,布朗运动间接反映了液体(或气体)分子无规则运动,但不能反映自身分子运动的特点,B错,C对;布朗运动显著与否与时间无关,D错;尘埃的运动不是布朗运动,E错。2-2(2017北京理综,13,6分)以下关于热运动的说法正确的是 (C)A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止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温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错、C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D项错误。考点三分子力和分子势能 名称项目分子力F与分子间距离的关系分子势能Ep与分子间距离的关系图像  3-1如果将两个分子看成质点,当这两个分子之间的距离为r0时分子力为零,则分子力F及分子势能Ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是 (D)A.当rr0时,随着r变大,F变小,Ep变小B.当rr0时,随着r变大,F变小,Ep变大C.当rr0时,随着r变小,F变大,Ep变小D.当rr0时,随着r变小,F变大,Ep变大解析当rr0时,r变大,则分子力F先变大后变小,分子力做负功而分子势能变大,所以A、B选项错误;当rr0时,r变小,则分子力F变大,分子力做负功,分子势能变大,所以C选项错误、D选项正确。3-2由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是 () A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近C.假设将两个分子从r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大答案D将两个分子从r=r2处释放,其相互作用的引力和斥力大小相等,方向相反,将静止,A、B选项错误;分子由静止释放后,分子的动能跟分子势能的总和保持不变,故分子应向势能减少的方向运动,分子势能最小时分子具有最大动能,故D选项正确;两分子从r=r1处释放,加速度减小,当r=r2时减为0,故选项C错误。考点四正确建立微观模型,搭好宏观与微观的桥梁1.对液体、固体来说,微观模型是:分子紧密排列,将物质的摩尔体积分成NA等份,每一等份就是一个分子;在估算分子直径时,设想分子是一个一个紧挨的小球;在估算分子间距离时,设想每一个分子是一个正立方体,正立方体的边长即分子间距离。2.气体分子不是紧密排列的,所以上述模型对气体不适用,但上述模型可以用来估算气体分子间平均距离。某学校物理兴趣小组组织开展一次探究活动,想估算地球周围大气层空气的分子个数。一学生通过网上搜索,查阅得到以下几个物理量数据:已知地球的半径R=6.4×106m,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,大气压强p0=1.0×105Pa,空气的平均摩尔质量M=2.9×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。(1)这位同学根据上述几个物理量能估算出地球周围大气层空气的分子数吗?若能,请说明理由;若不能,也请说明理由。(2)假如地球周围的大气全部液化成水且均匀分布在地球表面上,估算一下地球半径会增加多少?(已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3)答案(1)见解析(2)10m解析(1)能。因为大气压强是由大气重力产生的,由p0= = ,得m= 把查阅得到的数据代入上式得m=5.2×1018kg,所以大气层空气的分子数为n= NA=1.1×104