鲁科版（新教材）2022版高考一轮复习第15章热学第1讲分子动理论（物理 学案）
展开第1讲 分子动理论
课标要求 | 考情分析 |
3.1.1 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。 3.1.2 通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。 3.1.3 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。 3.1.4 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。 3.1.5 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。 3.1.6 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。 3.2.1 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。 3.2.2 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。 3.2.3 通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。 | 1．新高考例证 2020年山东高考卷第15题的问题情境是取材于我国传统文化的“中医拔罐”，通过对火罐和抽气罐内气体状态变化的对比研究，考查考生对气体实验定律的理解与应用，展示了中华优秀传统文化中蕴含的魅力。试题通过引入源于生活的问题和现象，鼓励考生理论联系实际，关心日常生活、生产活动中蕴含的物理原理，思考课堂所学内容的应用价值。 2．新高考预测 本模块知识点比较多， 而高考重点考查的内容包括分子动理论、 固体和液体的性质、 气体实验定律、 气体状态变化的图像及热力学第一定律等知识。未来的命题仍将坚持以往的考查方式、特点和规律， 在创设新情境和题给信息方面可能有所突破。 |
知识体系 |
第1讲 分子动理论
一、分子动理论
1．物体是由大量分子组成的
阿伏伽德罗常数：1 mol的任何物质所含有的相同的粒子数。通常可取NA＝6.02×1023 mol－1。
2．分子在做永不停息的无规则运动
(1)扩散现象
①定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。
②实质：扩散现象是由分子的无规则运动产生的，温度越高，扩散现象越明显。
(2)布朗运动
①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。
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，温度越高，运动越剧烈。
(3)热运动
①定义：分子的永不停息的无规则运动。
②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。
3．分子之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，实际表现出的分子间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(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，分子间作用力为0；
②当r＞r0时，f引＞f斥，分子间作用力表现为引力；
③当r＜r0时，f引＜f斥，分子间作用力表现为斥力；
④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子间作用力很弱，可以忽略不计。
思考辨析
1．布朗运动是液体分子的无规则运动。( )
2．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大。( )
3．已知1 mol气体在标准状况下的体积Vm＝22.4 L，单个气体分子的体积可否用V0＝ 计算？并说明理由。
二、分子运动速率分布规律和内能
1．分子运动速率分布规律
(1)分子运动速率呈现“中间多、两头少”的分布。
(2)温度升高时，速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动。
2．分子动能
(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。
3．分子势能
(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：取决于分子间距离和分子排列情况；
②宏观上：取决于体积和状态。
5．物体的内能
(1)定义：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和。物体的内能是状态量。
(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；物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
思考辨析
1．分子动能是由于分子定向移动而具有的能量。 ( )
2．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。( )
3．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。( )
4．0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，内能是否发生变化？
考点1 微观量的估算问题(基础考点)
1．已知阿伏伽德罗常数为NA，某液体的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，该液体的密度为ρ(单位为kg/m3)，则下列叙述正确的是( )
A．1 kg该液体所含的分子个数是 ρNA
B．1 kg该液体所含的分子个数是
C．该液体1个分子的质量是
D．该液体1个分子的体积是
2．(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/mol)，阿伏伽德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则( )
A．a克拉钻石所含有的分子数为
B．a克拉钻石所含有的分子数为
C．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)
D．每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m)
3．某一体积为V的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏伽德罗常数为NA，则该容器中气体分子的总个数N＝________。现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，此时分子中心间的平均距离d＝________。(将液体分子视为立方体模型)
1．宏观量、微观量以及它们之间的关系
已知量 | 可求量 |
摩尔体积Vmol | 分子体积V0＝(适用于固体和液体) 分子占据体积V占＝(适用于气体) |
摩尔质量Mmol | 分子质量m0＝ |
体积V和摩 尔体积Vmol | 分子数目n＝NA(适用于固体、液体和气体) |
质量m和摩 尔质量Mmol | 分子数目n＝NA |
2.两种分子模型
(1)固体和液体：固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球体或立方体，如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，球体分子模型直径d＝，立方体分子模型棱长d＝。
(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，所以利用d＝ 算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。
考点2 分子动理论的基本内容(基础考点)
1．(2020·济宁模拟)下列关于布朗运动的说法，正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
C．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力
D．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈
2．以下关于热运动的说法正确的是( )
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
3．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增加时，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
扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象 | 扩散现象 | 布朗运动 | 热运动 |
活动主体 | 分子 | 固体微粒 | 分子 |
区别 | 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 | 是比分子大得多的固体微粒的运动，只能在液体、气体中发生 | 是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到 |
共同点 | (1)都是无规则运动；(2)都随温度的升高而变得更加剧烈 | ||
联系 | 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 | ||
考点3 分子动能、分子势能和内能(基础考点)
1．(2020·北京高考)分子间作用力f随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是( )
A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小
B．从r＝r2到r＝r1分子间作用力的大小先减小后增大
C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大
D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大
B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大
C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能
D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同
3．(多选)关于内能，下列说法正确的是( )
A．若把氢气和氧气看成理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气内能不相等
B．相同质量的0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大
C．物体吸收热量后，内能一定增加
D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
1．分子间作用力及分子势能的比较
项目 | 分子间作用力f | 分子势能Ep | |
图像 | |||
随分子间距离的变化情况 | r<r0 | f随r增大而减小，表现为斥力 | r增大时，f做正功，Ep减小 |
r>r0 | r增大时，f先增大后减小，表现为引力 | r增大时，f做负功，Ep增大 | |
r＝r0 | f引＝f斥，f合＝0 | Ep最小，但不为0 | |
r>10r0 | 引力和斥力都很微弱，f合＝0 | Ep＝0 | |
2.内能与机械能的比较
名称 项目 | 内能 | 机械能 |
定义 | 物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和 | 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 |
决定 因素 | 与物体的温度、体积、物态和物质的量有关 | 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 |
大小 | 任何物体都有内能，恒不为0 | 可以为0 |
测量 | 无法测量，其变化量可由做功和热传递来量度 | 可测量 |
本质 | 微观分子的运动和相互作用的结果 | 宏观物体的运动和相互作用的结果 |
运动 形式 | 热运动 | 机械运动 |
联系 | 在一定条件下可以相互转化 | |
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