人教版高考物理一轮复习第14章第1讲分子动理论PPT课件

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1.通过实验,估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。2.通过实验,了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率的统计分布规律,知道分子运动速率分布图像的物理意义。3.了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例,了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4.了解材料科学的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。5.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。
6.通过实验,了解气体实验定律,知道理想气体模型,能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。7.知道热力学第一定律。通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程,体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。8.理解能量守恒定律,能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。9.通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。
1.正确理解热力学定律,形成相对完整、科学的物质观念。2.能用气体实验定律、热力学定律解释生产、生活中的一些现象,解决一些实际问题。3.能用等温、等压、等容的理想过程正确认识和分析现实生活中的气体状态变化,培养多视角观察和分析物理问题的能力。4.会做用油膜法估测油酸分子大小的实验,知道测量微观物理量的思想和方法。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小。①分子的直径(视为球模型):数量级为 10-10 m。②分子的质量:数量级为10-26 kg。(2)阿伏加德罗常数。①1 ml的任何物质都含有相同的粒子数。通常取NA=6.02×1023 ml-1。②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象。①不同种物质能够彼此进入对方的现象叫扩散。②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显。(2)布朗运动。①悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动。②实质:布朗运动反映了液体分子的无规则运动。③特点:微粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈。
(3)热运动。①分子永不停息的无规则运动叫作热运动。②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。
追本溯源教材上是如何阐述布朗研究花粉的运动是“花粉自发的运动”的?提示 布朗利用保存了上百年的植物标本的微粒,还用了一些没有生命的无机物粉末进行实验,结果只要微粒足够小,都会发生这种无规则运动。
3.分子间存在着相互作用力(1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的作用力是引力和斥力的合力。(2)分子间作用力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化得快。
(3)分子间作用力与分子间距离的关系图线。由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图所示)可知: ①当r=r0时,F引=F斥,分子间的作用力为零;②当r>r0时,F引>F斥,分子间的作用力表现为引力;③当r1.分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)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。2.分子的势能(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能。(2)分子势能的决定因素。①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况。②宏观上:决定于体积和状态。
3.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定。(3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。(4)改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
追本溯源甲物体的温度比乙物体的温度高,则甲物体分子的平均速率就一定大于乙物体分子的平均速率吗?提示 不一定。温度与分子的平均动能的大小有关,平均动能大,分子的平均速率不一定大。
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)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。(　　)(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能量。(　　)(5)当分子间作用力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。(　　)
2.(2020·广东佛山一中期中)已知铜的密度为8.9×103 kg/m3,相对原子质量为64,通过估算可知每个铜原子所占的体积为(　　)A.7×10-6m3B.1×10-29m3C.1×10-26m3D.8×10-24m3
3.(2020·全国卷Ⅰ)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r1时,F=0。分子间势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,势能____________(选填“减小”“不变”或“增大”);在间距由r2减小到r1的过程中,势能____________ (选填“减小”“不变”或“增大”);在间距等于r1处,势能____________(选填“大于”“等于”或“小于”)零。 
解析:两分子相距无穷远时分子间的势能为零,在两分子间距减小到r1的过程中,分子间作用力是引力,分子间作用力做正功,分子势能一直减小,在间距等于r1时,分子势能小于零。
训练突破1.(2020·辽宁辽师大附中月考)下列关于布朗运动和扩散现象的说法不正确的是(　　)A.布朗运动是固体微粒的运动,反映了液体分子的无规则运动B.布朗运动和扩散现象都需要在重力的作用下才能进行C.固体微粒越小,布朗运动越明显D.扩散现象是物质分子做无规则运动的直接证明
解析:悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动叫作布朗运动,它反映了液体分子在不停地做无规则运动,A正确。布朗运动的产生是液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性造成的;不同物质彼此进入对方的现象叫作扩散,扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的,所以布朗运动和扩散现象的产生都不需要附加条件,B错误。悬浮在液体中的固体微粒越小,同一时刻撞击微粒的液体分子越少,受到的力越不平衡,布朗运动越明显,C正确。扩散是不同物质相互接触,彼此进入对方的现象,直接反映了组成物质的分子永不停息地做无规则运动,D正确。
2.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图所示。图中记录的是(　　)A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
解析:图中记录的是某个微粒在等时间间隔的位置连线,并不是微粒的运动轨迹,也不是做布朗运动的速度—时间图线,B、C错误,D正确。该图反映了液体分子的无规则运动情况,但它并不是分子无规则运动的情况,A错误。
【典例1】 (多选)下列说法正确的是(　　)A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则热运动B.气体分子单位时间内与单位面积容器壁碰撞的次数、单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关C.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小D.如果气体分子总数不变,温度升高,气体分子的平均动能一定增大,因此压强也增大
解析:布朗运动是固体颗粒的无规则运动,它说明了分子做永不停息的无规则热运动,A错误。气体分子单位时间与器壁单位面积的碰撞次数,与单位体积的分子数以及分子的冲撞速度有关,而分子的平均动能直接影响到冲撞速度,B正确。分子间作用力表现为引力时,随分子间距减小,分子间作用力做正功,分子势能减小;当分子间作用力表现为斥力时,随分子间距减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,所以当分子间引力和斥力平衡时,分子势能最小,C正确。气体分子总数不变时,如果体积不变,气体分子的平均动能随温度的升高而增大,压强也增大,如果体积变大,压强就不一定增大,D错误。
【典例2】 (2020·广东茂名一中开学考)如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远a处由静止释放,在分子间作用力的作用下靠近甲,乙在b点所受合外力表现为引力,且为引力最大处,d点是分子靠得最近处。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点加速度为零思维点拨(1)利用分子间作用力做功的正负判断其势能和动能的变化情况,结合乙分子在无穷远处的势能和动能为零,可判断乙分子在各点的势能和动能。(2)根据乙分子在d点的受力情况判断加速度。
解析:乙分子由a运动到c,分子间作用力表现为引力,分子间作用力做正功,分子动能增大,分子势能减小,所以乙分子在c处分子势能最小,动能最大,A、B错误,C正确。由分析可知,题图是分子间作用力与分子间距离关系图线,乙在d点时受到的分子间作用力最大,所以乙分子在d处的加速度最大,D错误。
方法归纳判断分子势能变化的两种方法(1)根据分子间作用力做功判断。分子间作用力做正功,分子势能减小;分子间作用力做负功,分子势能增大。(2)利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。但要注意此图线和分子间作用力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同,不要混淆。
训练突破3.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　)
整合构建1.物体的体积大,分子势能不一定大,如0 ℃的水结成0 ℃的冰后体积变大,但分子势能却减小了。2.机械能和内能都是对宏观物体而言的,不存在某个分子的内能、机械能的说法。
3.内能与机械能的比较。
训练突破4.(多选)对内能的理解,下列说法正确的是(　　)A.系统的内能是由系统的状态决定的B.做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能C.不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能D.1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能
解析:系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A正确。做功和热传递都可以改变系统的内能,B错误。质量和温度相同的氢气和氧气的分子平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C错误。在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中,分子间距离变大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能,D正确。
5.(多选)(2018·全国卷Ⅱ)对于实际的气体,下列说法正确的是(　　)A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变
解析:气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B正确。气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确。
液体、固体分子模型和气体模型模型构建1.描述物体的微观量和宏观量微观物理量有分子的体积V0,分子的直径d,分子的质量m0。宏观物理量有物体的体积V,摩尔体积Vm,物体的质量m,摩尔质量M,物体的密度ρ。2.各物理量间的关系
典例示范一滴质量为1 g的纯酒精洒落在桌面上,蒸发后经一段时间分布在高约为2.8 m、面积约为10 m2的办公室里。求室内的人一次呼吸大约吸入多少个酒精分子。(人正常呼吸一次吸入气体300 cm3,酒精的摩尔质量为46 g/ml,计算结果保留两位有效数字)
答案:1.4×1017
方法归纳(1)由宏观量通过作为桥梁的阿伏加德罗常数,便可求出微观量。应用公式时一定要注意各量的物理意义。(2)液体、固体既可建立球分子模型,又可建立立方体分子模型,分子线度数量级是相同的。
变式训练(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/ml),阿伏加德罗常数为NA。已知1 carat(克拉)=0.2 g,则(　　)