2020届高考物理总复习 第1课时 分子动理论 内能课件 教科版选修3-3

分子动理论内能高考考纲备考建议内容要求说明近几年高考题对3-3的考查仍分为两部分,选择题部分注重基本概念、现象和规律的定性考查,计算题部分则注意气体实验定律及热力学定律的应用.复习过程中要加强对基本概念和基本规律的理解,例如分子动理论的基本内容,阿伏加德罗常数的理解,内能基本概念的理解;强化概念规律的应用,例如气体实验定律,热力学定律及能量守恒定律.分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度、内能Ⅰ固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位,例如摄氏度、标准大气压Ⅰ知道国际单位制中规定的单位符号实验:用油膜法估测分子的大小要求会正确使用温度计第1课时分子动理论内能基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、分子动理论的基本内容1.物体是由大量分子组成的(1)分子很小①直径数量级为.②质量数量级为10-27～10-25kg.10-10m无规则运动分子的无规则运动(2)分子数目特别大,阿伏伽德罗常量NA=mol-1.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的产生的.温度越高,扩散越快.(2)布朗运动①布朗运动是固体颗粒的运动,反映了液体内部.6.02×1023②微粒越小,运动越明显;温度越高,运动.越剧烈越剧烈(3)热运动:大量分子的无规则运动叫做热运动.分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动.3.分子之间存在着引力和斥力(1)引力和斥力存在,都随距离的增大而,斥力变化更快.(2)分子力的特点同时减小①r=r0时(r0的数量级为),F引=F斥,分子力F=0;②rr0时,F引F斥,分子力F表现为;③rr0时,F引F斥,分子力F表现为;④r10r0时,F引,F斥迅速减为零,分子力F=0.10-10m斥力引力二、温度和物体的内能1.两种温标:摄氏温标和.关系:T=t+K.热力学温标273.15温度所有温度体积2.分子动能(1)分子热运动的平均动能是在一定温度下,大量分子动能的平均值,可以作为物体分子热运动的平均动能的量度.(2)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.3.分子势能的决定因素微观上——决定于分子间距离;宏观上——决定于物体的体积.4.物体的内能(1)内能:物体中分子做热运动所具有的动能和分子势能的总和;(2)对于给定的物体,其内能大小由物体的和决定.自主检测1.思考判断(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.()(2)温度越高,布朗运动越剧烈.()(3)一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常量之比.()(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.()(5)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大.()(6)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同.()答案:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×2.(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是()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ACD解析:物质是由大量分子组成的,选项A正确;分子是永不停息地做无规则运动的,选项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,选项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,选项D正确.3.(多选)关于分子热运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动B.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著C.扩散现象是分子无规则运动的结果,与物质的密度大小无关D.扩散现象是物质分子的迁移,布朗运动是宏观微粒的运动,是两种完全不相同的运动CD解析:布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,选项A错误;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,选项B错误;扩散现象是分子无规则运动的结果,与物质的密度大小无关,选项C正确;扩散现象是物质分子的迁移,布朗运动是宏观微粒的运动,来反映液体分子的运动,选项D正确.4.(2017·北京石景山区一模)分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距减小时,分子间的()A.引力增加,斥力减小B.引力增加,斥力增加C.引力减小,斥力减小D.引力减小,斥力增加B解析:分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距减小时,分子间的引力增加,斥力增加.引力增加得慢,斥力增加得快,选项B正确.核心探究分类探究·各个击破考点一微观量的估算1.两种分子模型(1)固体和液体: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,所以球体分子模型直径D=36πV,立方体分子模型棱长D=3V.(2)气体: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不等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=3V.2.宏观量与微观量的转换桥梁宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏伽德罗常量联系起来.如图所示.(1)一个分子的质量:m=molAMN.(2)一个分子所占的体积:V0=molAVN(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间).(3)1mol物质的体积:Vmol=molM.(4)质量为M的物体中所含的分子数:n=molMMNA.(5)体积为V的物体中所含的分子数:n=molVMNA.【典例1】(2018·江苏连云港模拟)科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将10-6g的水分解为氢气和氧气.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏伽德罗常量NA=6.0×1023mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)(1)被分解的水中含有水分子的总数N;〚核心点拨〛(1)先求出所研究的水的物质的量.解析:(1)水分子数N=AmNM=6323210106.0101.810个≈3×1016个.答案:(1)3×1016个〚核心点拨〛(2)水分子的体积与水的多少无关,根据题目中提供的摩尔质量和密度,取1mol研究.(2)一个水分子的体积V.解析:(2)水的摩尔体积Vmol=M水分子体积V0=molAVN=AMN=3×10-29m3.答案:(2)3×10-29m3误区警示微观量估算注意点(1)微观量的估算应利用阿伏伽德罗常量,依据分子数N与摩尔数n之间的关系N=n·NA,并结合密度公式进行分析计算.(2)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质,分子之间的距离远大于分子的大小,气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常量的比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小.【针对训练】(多选)某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏伽德罗常量NA可表示为()ABA.NA=molMmB.NA=molVmC.NA=mol0VVD.NA=mol0MV解析:阿伏伽德罗常量NA=molMm=molVm=molVV,其中V应为每个气体分子所占有的体积,而V0是气体分子的体积,选项C错误;D中ρV0不是气体分子的质量,选项D错误.考点二布朗运动与分子热运动1.对布朗运动的理解(1)研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒.(2)特点:①永不停息;②无规则;③颗粒越小,现象越明显;④温度越高,运动越激烈;⑤肉眼直接看不到.(3)成因:布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映.2.扩散现象、布朗运动、分子热运动的比较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区别分子的运动,发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间微小颗粒的运动,是比分子大得多的分子团的运动,较大的颗粒不做布朗运动,但它本身及周围的分子仍在做热运动分子的运动,分子无论大小都做热运动,热运动不能通过光学显微镜直接观察到观察肉眼可见光学显微镜电子显微镜或扫描隧道显微镜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激烈【典例2】(2018·福建福州模拟)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是()A.图中记录的是分子无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈D〚核心点拨〛(1)布朗运动实验中的观测记录是按等时间间隔依次记录的某个微粒位置的连线,不是运动轨迹,更不是速度—时间图线.(2)通过位置变换的复杂程度,可以看出微粒的运动受到温度的影响.解析:图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线,不是微粒的运动轨迹,也不是分子无规则运动的情况,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知,虽然图示所反映的不是微粒的轨迹,但却可以看出其运动的无规则性,做布朗运动的微粒都很小,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越激烈,选项D正确.反思总结布朗运动、扩散现象的实例总结布朗运动和扩散现象是证明分子做无规则热运动的两种实例.布朗运动是通过微粒的运动来反映液体分子的运动,而扩散现象是组成物体的分子迁移的结果,是两种完全不同的运动,但其运动的剧烈程度都与温度有关.【针对训练】(2018·辽宁阜新质检)(多选)下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是()A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体和固体中发生B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显D.布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的CD解析:布朗运动只能在气体和液体中发生,不能在固体中发生,选项A错误;布朗运动是固体颗粒的运动,选项B错误;布朗运动和扩散现象都与温度有关,温度越高越明显,选项C正确;布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的,选项D正确.考点三分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力、分子势能与分子间距离关系图线分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0).(1)当rr0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.(2)当rr0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加.(3)当r=r0时,分子势能最小.【典例3】(2018·山东济南质检)如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远a点处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点合外力表现为引力,且为数值最大处,d点是分子靠得最近处.则下列说法正确的是()A.乙分子在a点势能最小B.乙分子在b点动能最大C.乙分子在c点动能最大D.乙分子在d点加速度为零C〚核心点拨〛(1)从无穷远释放的乙分子,在分子引力作用下,到达r0位置时,分子动能最大、分子势能最小.(2)乙分子在r0位置,分子力为零,加速度为零.解析:乙分子由a运动到c,分子力表现为引力,分子力做正功,动能增大,分子势能减小,所以乙分子在c点分子势能最小,在c点动能最大,选项A,B错误,C正确;由题图可知,乙分子在d点时受到分子斥力,所以乙分子在d点的加速度不为零,选项D错误.反思总结分子势能及其变化的判断(1)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大.(2)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