2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (49)

这是一份2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (49)，共43页。PPT课件主要包含了落实基础主干，突破命题视角，实验20，实验要点，CADBE，×10-10等内容，欢迎下载使用。

一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的。2.分子永不停息地做无规则运动。(1)扩散现象①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象。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,温度越高,扩散得越快。
(2)布朗运动①定义:悬浮在液体中的小微粒的无规则运动。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,运动越激烈。(3)热运动①分子的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,运动越剧烈。
3.分子间同时存在引力和斥力(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,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。(2)分子间的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)分子间的作用力与分子间距离的关系图线(如图所示)
由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知: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r二、分子运动速率分布规律气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时,对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加,但大量分子的平均速率一定增加,而且“中间多”的分子速率值在增加。温度越高,分子的热运动越剧烈。如图所示。
三、物体的内能1.定义:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。2.普遍性:组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动,所以任何物体都具有内能。3.相关因素(1)物体所含的分子总数由物质的量决定。(2)分子热运动的平均动能由温度决定。(3)分子势能与物体的体积有关。故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。
[练一练]1.判断下列说法对错(1)只要知道气体的体积和阿伏加德罗常数,就可以算出分子的体积。(　)(2)扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫作热运动。(　　)(3)相同质量和相同温度的氢气和氧气,氢气的内能大,氧气分子的平均动能大,氢气分子的平均速率大。(　　)(4)分子动能与分子势能的总和叫作这个分子的内能。(　　)(5)分子间作用力减小时,分子势能也一定减小。(　　)
2.(教材选择性必修第三册第6页习题改编)(多选)以下关于布朗运动的说法错误的是(　　)A.布朗运动证明,组成固体小颗粒的分子在做无规则运动B.一锅水中撒一点儿胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,这说明温度越高布朗运动越剧烈C.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动D.扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动
解析 布朗运动反映了液体分子在做无规则运动,它是固体颗粒的运动,不属于分子运动,故A错误;水中胡椒粉的运动不是布朗运动,布朗运动用肉眼不能直接观察到,故B错误;根据分子动理论可知C、D正确。
3.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为Vm,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA表示错误的是(　　)
解析 阿伏加德罗常数 ,其中V应为每个气体分子所占有的体积,而题目中的V0表示气体分子的体积,选项A、C正确,B错误;D中的ρV0不是一个气体分子的质量,因而选项D错误。
考点一　阿伏加德罗常数的应用
分子大小估算的两种模型物质有固态、液态和气态三种状态,不同物态下应将分子看成不同的模型。(1)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
(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,所以计算的一般是每个分子所占据的平均空间大小。如图所示,将每个分子占据的空间视为棱长为d的立方体,所以
典例　(2023浙江丽水中学期末)水是人体正常生理代谢所必需的物质。已知水的摩尔质量M=1.8×10-2 kg/ml,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,小伟同学一口气喝了90 mL的水,阿伏加德罗常数取NA=6.0×1023 ml-1。(1)求小伟同学本次喝下的水的分子个数N。(2)设想水分子是一个挨着一个排列的球体,忽略水分子的间隙,试估算水分子的直径R。(结果可保留π和根号)
关键能力升华微观量的求解方法(1)分子体积、分子直径、分子质量等属微观量,直接测量它们的数值非常困难,可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量,其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。(2)建立合适的物理模型,通常把固体、液体分子看成球形或立方体;对于气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。
考点二　分子动理论的应用
1.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
2.分子间作用力、分子势能与分子间距离关系图像的比较
3.大量气体分子热运动遵循统计规律(1)运动方向:沿各个方向运动的气体分子数目几乎相等。(2)运动速率:速率分布图像呈现“中间多、两头少”的特征,当温度升高时,“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动,分子的平均速率增大,分子的热运动更剧烈。(3)分子平均动能与分子平均速率的关系:对同一种分子,分子的平均速率为 ,分子的平均动能 成正相关关系。4.气体压强的决定因素(1)宏观上:对于一定质量的理想气体,决定于气体的温度和体积。(2)微观上:决定于气体分子的平均速率和气体分子的数密度。
典例1　(2023浙江绍兴崧厦中学期中)取一滴用水稀释的碳素墨汁,滴在载玻片上,盖上盖玻片,放在高倍显微镜下,观察到小炭粒做无规则的运动。下列说法正确的是(　　)A.小炭粒做布朗运动,充分说明了小炭粒内部分子是不停地做无规则运动的B.小炭粒越大,运动越不明显C.水的温度为0 ℃时,小炭粒静止不动D.小炭粒与水分子之间的斥力推动着它做无规则的运动
解析 小炭粒做布朗运动,是受到水分子无规则撞击的不平衡性导致的,间接说明水分子是不停地做无规则运动的,A、D错误;小炭粒越大,运动越不明显,B正确;水的温度为0 ℃时,水分子仍做无规则热运动,故小炭粒仍做无规则运动,C错误。
典例2　(多选)关于分子间的作用力,下列说法正确的是(　　)A.若分子间的距离增大,则分子间的引力和斥力均减小B.若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力均增大C.若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力的合力一定增大D.若分子间的距离增大,则分子间的引力和斥力的合力一定减小
解析 分子间的引力、斥力和合力与分子间距离的关系如图所示,若分子间的距离增大,则分子间的引力和斥力均减小,选项A正确;若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力均增大,选项B正确;若分子间的距离从大于r0的适当位置减小,则分子间引力和斥力的合力可能减小,选项C错误;若分子间的距离从r0的位置开始增大,则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力增大,选项D错误。
典例3　(多选)(2023浙江玉环中学期末)甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿x轴方向运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示,设乙分子在移动过程中所具有的总能量为零,则下列说法正确的是(　　)A.乙分子在P点时加速度为零B.乙分子在Q点时分子势能最小C.乙分子在Q点时处于平衡状态D.乙分子在P点时,分子间引力和斥力相等
解析 由题图可知,乙分子在P点时分子势能最小,此时乙分子受力平衡,甲、乙两分子间引力和斥力相等,乙分子所受合力为零,加速度为零,选项A、D正确;乙分子在Q点时分子势能为零,大于乙分子在P点时的分子势能,选项B错误;乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,所以乙分子在Q点合力不为零,不处于平衡状态,选项C错误。
典例4　关于气体的压强,下列说法正确的是(　　)A.单位体积内的分子数越多,气体的压强就越大B.分子的平均动能越小,气体的压强就越小C.气体的压强是由分子间的斥力引起的D.气体的压强是由分子频繁撞击器壁引起的
解析 气体的压强与气体分子的密度和分子平均动能有关,所以单位体积分子数多,气体压强不一定大;分子平均动能小,气体压强不一定小,故A、B错误。气体的压强是由大量气体分子频繁撞击器壁产生的,故C错误,D正确。
关键能力升华气体压强的分析技巧(1)明确气体压强产生的原因——气体对容器的压强是大量做无规则热运动的气体分子不断撞击器壁的结果。器壁单位面积上受到的压力,就是气体的压强。(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的数密度与平均速率。只有知道了这两个因素的变化情况,才能确定气体压强的变化。
实验20用油膜法估测油酸分子的大小
二、注意事项1.将所有的实验用具擦洗干净,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的移液管要分别专用,不能混用。2.爽身粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功。3.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。4.浅盘中的水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出油膜的形状,画线时视线应与板面垂直。5.要待油膜形状稳定后再画轮廓。6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则油膜难以形成。
考点一　实验思路与实验操作典例　在油膜法估测油酸分子的大小的实验中,有下列实验步骤:A.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;B.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积;C.往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上;D.将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;E.根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径。以上各实验步骤中正确的顺序是　　 　(填写步骤前面的字母)。 
解析 油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为:准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径,故正确的顺序为CADBE。
考点二　数据处理与误差分析1.油膜的面积用带方格的坐标纸来估算。计算方格数时,除整格外,大于半格的算一格,小于半格的舍去。2.由于滴在水面上的不是纯油酸,而是油酸酒精溶液,故油酸的体积需要进行换算。
典例　(2023浙湘豫名校联合体联考)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,(1)下列说法正确的是　　　。 A.测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时,可以用注射器挤出一滴油酸滴入烧杯中,观察注射器上的体积变化B.测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时,如果不使用爽身粉,也可以在水中加入红墨水后混合均匀,再滴入一滴油酸酒精溶液C.实际的油酸分子是球形的,因此通过计算得到的油酸分子直径即是球的直径D.计算油酸分子的大小时,认为水面油酸为单层分子且认为分子间紧密排布
(2)①若实验过程中发现,撒入的爽身粉过多,导致油酸分子未形成单层分子,则计算得到的油酸分子直径将　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 ②若实验中使用的油酸酒精溶液是久置的,则计算得到的油酸分子直径将　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
(3)某次实验中将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液,用注射器测得1 mL溶液为80滴,将1滴这样的溶液滴入准备好的浅盘中,描出的油膜轮廓如图所示,每格边长是0.5 cm,根据以上信息,可估算出油酸分子的直径约为　　 　 m。(保留一位有效数字) 
解析 (1)测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时,至少要测量50滴到100滴油酸酒精溶液的体积,然后计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,选项A错误;测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时,使用爽身粉才能看出油膜的轮廓,在水中加入红墨水后混合均匀不能看出油膜的轮廓,选项B错误;实验时只是把油酸分子看成是球形的理想模型,实际的油酸分子不是球形的,因此通过计算得到的只是将油酸分子看成是球形时的油酸分子直径,选项C错误;计算油酸分子的大小时,认为水面油酸为单层分子且认为分子间紧密排布,选项D正确。