第1課時 分子動理論 內(nèi)能,【導學目標】 1.掌握分子動理論的內(nèi)容，并能應用分析有關問題.2.理解溫度與溫標概念，會換算攝氏溫度與熱力學溫度.3.理解內(nèi)能概念，掌握影響內(nèi)能的因素,一、分子動理論 基礎導引 1請你通過一個日常生活中的擴散現(xiàn)象來說明：溫度越高，分子運動越激烈 【答案】將一滴紅墨水分別滴入等量的冷水和熱水中，你會發(fā)現(xiàn)熱水變?yōu)橐槐鶆蚣t水的速度快,2請描述：當兩個分子間的距離由小于r0逐漸增大，直至遠大于r0時，分子間的引力如何變化？分子間的斥力如何變化？分子間引力與斥力的合力又如何變化？ 【答案】本題可借助分子力隨分子間距離的變化圖線來描述由圖中曲線可以看出，兩個分子間的距離由小于r0逐漸增大，直至遠大于r0，這個過程可分成三個階段,第一階段，由小于r0逐漸增大到等于r0的過程，引力和斥力均減小，斥力比引力減小得快由于斥力大于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為斥力且合力值逐漸減小，兩分子間距離等于r0時，合力為零第二階段，由r0逐漸增大到合力表現(xiàn)為引力最大值時所對應的分子間距離的過程，引力和斥力均減小，斥力小于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為引力而且合力值逐漸增大第三階段，由合力為引力最大值時兩分子間的距離到10r0的過程，斥力和引力均減小，斥力仍比引力減小得快，斥力小于引力，斥力和引力的合力表現(xiàn)為引力，但合力值逐漸減小,知識梳理 1物體是由_組成的 (1)多數(shù)分子大小的數(shù)量級為_m. (2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為_ kg. 2分子永不停息地做無規(guī)則熱運動 (1)擴散現(xiàn)象：由于分子的無規(guī)則運動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象溫度越_，擴散越快 (2)布朗運動：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的_的永不停息地無規(guī)則運動布朗運動反映了_的無規(guī)則運動顆粒越_，運動越明顯；溫度越_，運動越劇烈,大量分子,1010,1026,高,固體顆粒,液體內(nèi)部的分子,小,高,3分子間存在著相互作用力 (1)分子間同時存在_和_，實際表現(xiàn)的分子力是它們的_ (2)引力和斥力都隨著距離的增大而_，但斥力比引力變化得_,引力,斥力,合力,減小,快,二、溫度和溫標 基礎導引 天氣預報某地某日的最高氣溫是27 C，它是多少開爾文？進行低溫物理的研究時，熱力學溫度是2.5 K，它是多少攝氏度？ 【答案】300.15 K 270.65C,知識梳理 1溫度 溫度在宏觀上表示物體的_程度；在微觀上是分子熱運動的_的標志 2兩種溫標 (1)比較攝氏溫標和熱力學溫標：兩種溫標溫度的零點不同，同一溫度兩種溫標表示的數(shù)值_，但它們表示的溫度間隔是_的，即每一度的大小相同，tT. (2)關系：T_.,t273.15 K,冷熱,平均動能,不同,相同,三、物體的內(nèi)能 基礎導引 1有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個過程中，分子勢能的變化情況是( ) A不斷增大 B不斷減小 C先增大后減小 D先減小后增大 【答案】D,【解析】分子力做功與分子勢能變化的關系和彈簧相似，即分子力做正功分子勢能減小，分子力做負功分子勢能增加當乙分子由無窮遠處向r0移動時，分子力做正功，分子勢能減小；當乙分子由r0向甲分子繼續(xù)靠近時，要克服分子斥力做功，分子勢能增大所以移動的整個過程，分子勢能是先減小后增大也可知當分子間的距離為r0時，分子勢能最小本題正確選項為D.,2氫氣和氧氣的質(zhì)量、溫度都相同，在不計分子勢能的情況下，下列說法正確的是( ) A氧氣的內(nèi)能較大 B氫氣的內(nèi)能較大 C兩者的內(nèi)能相等 D氫氣分子的平均速率較大 【答案】BD,【解析】氫氣與氧氣的溫度相同，分子的平均動能相同，由于氧分子質(zhì)量比氫分子質(zhì)量大，所以氫分子的平均速率更大又因為兩種氣體的總質(zhì)量相等，氫分子質(zhì)量比氧分子質(zhì)量小，所以氫分子數(shù)大于氧分子數(shù)，氫氣的分子動能總和大于氧氣的分子動能總和，由于不計分子勢能，所以氫氣的內(nèi)能更大,知識梳理 1分子的平均動能：物體內(nèi)所有分子動能的平均值叫作分子的平均動能_是物體分子熱運動的平均動能的標志，溫度越高，分子做熱運動的平均動能越_ 2分子勢能：由分子間的相互作用和相對位置決定的勢能叫分子勢能分子勢能的大小與物體的_有關 3物體的內(nèi)能：物體中所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能跟物體的_和_都有關系,溫度,大,體積,溫度,體積,【答案】決定物體內(nèi)能大小的因素是：摩爾數(shù)、溫度和體積，而對于一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能只與溫度和體積有關，因此，內(nèi)能是一個狀態(tài)量,考點一 微觀量估算的基本方法,【典例剖析】 例1 油滴在水面上形成如圖1示的單分子油膜，可估測分子大小，用該方法估測油酸分子大小，需要測量油酸的( ) A質(zhì)量和密度 B體積和密度 C質(zhì)量和體積 D體積和油膜面積,方法提煉 1求解估算問題的關鍵是選擇恰當?shù)奈锢砟Ｐ?2阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量(如體積、密度、質(zhì)量)和微觀量(如分子直徑、分子體積、分子質(zhì)量)的橋梁，用它可以估算分子直徑、分子質(zhì)量以及固體或液體分子的體積,跟蹤訓練1 標準狀態(tài)下氣體的摩爾體積為V022.4 L/mol，請估算教室內(nèi)空氣分子的平均間距d.設教室內(nèi)的溫度為0 ，阿伏加德羅常數(shù)NA61023 mol1.(要寫出必要的推算過程，計算結(jié)果保留1位有效數(shù)字) 【答案】見解析,【考點解讀】,考點二 布朗運動和分子熱運動的比較,特別提醒 1.擴散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運動，并且可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間 2布朗運動不是分子的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映,【典例剖析】 例2 關于分子運動，下列說法中正確的是( ) A布朗運動就是液體分子的熱運動 B布朗運動圖中的不規(guī)則折線表示的是液體分子的運動軌跡 C當分子間的距離變小時，分子間作用力可能減小，也可能增大 D物體溫度改變時，物體分子的平均動能不一定改變,解析 布朗運動是懸浮顆粒的運動，布朗運動圖中的不規(guī)則折線是將間隔相等時間描出的點用直線連接起來得到的，不表示液體分子的運動軌跡，A、B均錯；當分子間的距離在r0附近且變小時，分子間作用力如果表現(xiàn)為引力，則分子力減小，分子間作用力如果表現(xiàn)為斥力，則分子力增大，C對；溫度是分子平均動能的標志，物體溫度改變時，物體分子的平均動能一定改變，D錯 答案 C,跟蹤訓練2 (2013廣州二模)PM2.5是指直徑小于2.5微米的顆粒，其懸浮在空氣中很難自然沉降到地面則關于空氣中的PM2.5，下列說法正確的是( ) A不受重力作用 B其運動不是分子熱運動 C相互作用力表現(xiàn)為分子斥力 D顆粒越大，無規(guī)則運動越明顯 【答案】B,【解析】本題考查分子動理論、布朗運動等知識點，意在考查考生對分子動理論、布朗運動等知識的理解地球周圍的物體均受到重力作用，A錯，PM2.5是指直徑小于2.5微米的顆粒，不是分子，B對、C錯；布朗運動中，顆粒越小，無規(guī)則運動越明顯，D錯,【考點解讀】 1分子間的相互作用力 分子力是引力與斥力的合力分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小、隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化得較快，如圖2所示,考點三 分子力與分子勢能,AF不斷增大，Ep不斷減小 BF先增大后減小，Ep不斷減小 CF不斷增大，Ep先增大后減小 DF、Ep都是先增大后減小 解析 分子間的作用力是矢量，分子勢能是標量，由圖象可知F先增大后減小，Ep則不斷減小，B正確 答案 B,例4 關于溫度的概念，下列說法中正確的是( ) A溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則物體的分子平均動能大 B物體溫度高，則物體每一個分子的動能都大 C某物體內(nèi)能增大時，其溫度一定升高 D甲物體溫度比乙物體溫度高，則甲物體的分子平均速率比乙物體的大,24.統(tǒng)計規(guī)律法和類比分析法,解析 物質(zhì)分子由于不停地運動而具有的能叫分子動能分子的運動是雜亂的，同一物體內(nèi)各個分子的速度大小和方向是不同的從大量分子的總體來看，速率很大和速率很小的分子數(shù)比較少，具有中等速率的分子數(shù)比較多在研究熱現(xiàn)象時，有意義的不是一個分子的動能，而是大量分子的平均動能從分子動理論觀點來看，溫度是物體分子熱運動平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能就越大；反之亦然注意同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能都相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以分子運動的平均速率不盡相同 答案 A,方法提煉 統(tǒng)計規(guī)律法 對微觀世界的理解離不開統(tǒng)計的觀點單個分子的運動是不規(guī)則的，但大量分子的運動是有規(guī)律的，如對大量氣體分子來說，朝各個方向運動的分子數(shù)目相等，且分子的速率按照一定的規(guī)律分布宏觀物理量是與微觀物理量的統(tǒng)計平均值是相聯(lián)系的，如溫度是分子熱運動平均動能的標志但要注意：統(tǒng)計規(guī)律的適用對象是大量的微觀粒子，如對“單個分子”談溫度是毫無意義的,例5 分子甲和乙相距較遠時，它們之間的分子力可忽略現(xiàn)在分子甲固定不動，將分子乙由較遠處逐漸向甲靠近直到不能再靠近，在這一過程中( ) A分子力總是對乙做正功 B分子乙總是克服分子力做功 C分子勢能先減小后增大 D分子勢能先減小后增大，最后又減小,解析 與重力、彈力相似，分子力做功與路徑無關，可以引進分子勢能的概念分子間所具有的勢能由它們的相對位置所決定分子力做正功時分子勢能減小，分子力做負功時分子勢能增加通常選取無窮遠處(分子間距離r10r0處)分子勢能為零當兩分子逐漸移近時(rr0)，分子力做正功，分子勢能減??；當分子距離rr0時，分子勢能最小(且為負值)；當兩分子再靠近時(rr0)，分子力做負功，分子勢能增大顯然正確答案為C. 答案 C,方法提煉 類比分析法 學習“分子勢能”時，可類比“重力勢能”；學習“分子力做功與分子勢能改變”的關系時，可類比“重力做功與重力勢能改變的關系”等,跟蹤訓練3 下列有關溫度的各種說法中正確的是( ) A溫度低的物體內(nèi)能小 B溫度低的物體，其分子運動的平均速率也必然小 C做加速運動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大 D0 的鐵和0 的冰，它們的分子平均動能相同 【答案】D,【解析】決定物體內(nèi)能的是物體中所含分子的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素溫度是分子平均動能的標志，溫度低只能表明分子的平均動能小，而比較分子平均速率的大小時還要看分子的質(zhì)量，由此判斷選項A、B錯誤；做加速運動的物體，其宏觀動能逐漸增大，但是物體的溫度未必升高，所以分子的平均動能變化情況不能確定，C錯誤；溫度表示了分子的平均動能，鐵和冰的溫度既然相同，則分子的平均動能必然相等，D正確,