高中物理第43讲分子动理论-内能

时间:2022-06-15 09:25:14 浏览量:

  学科教师辅导教案

 组长审核:

  年

 级:

 高三

 班级名称 :

 理科 班

 辅导科目:物理

  班级 学 生总数 :

 1

 学科教师:

 教学进度:

 授课主题 分子动理论

 内能

 教学目的 1. 掌握分子动理论的内容,并能应用分析有关问题. .

 2. 理解温度与温标概念,会换算摄氏温度与热力学温度. .

 3. 理解内能概念,掌握影响内能的因素 , 锻炼理解能力 .

 教学重难点 教学重点:

 温度和热力学温度区别、内能的影响因素 教学难点:

 内能的影响因素

 授课日期及时段

 教学进度

 第

 次课

 教学内容 一、 入门测 (共 共 0 10 分 )

 提问错题和知识点:

 二、新课讲解

 (一)课程导入

 (二)

 大数据分 析( 2007 - -

 2018 年,共

 12

  年)

 主题 考点 要求 说明 分子动理论 与统计观点 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数 气体分子运动速率的统计分布 温度、内能 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 1、知道国际单位制中规定的单位符号 2、本部分题型多为选择题和填空题.绝大多数选择题只要求定性分析,极少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算). 3、 高考热学命题的重点内容有:

 (1) 分子动理论要点,分子力、

 分子大小、质量、数目估算; (2) 内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素; (3) 理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化; (4) 热现象实验与探索过程的方法.

 4、近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题. 多以科技前沿、社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用.

 说明:(1)要求会正确使用的仪器有:温度计;(2)

  (三)

 本节考点讲解

 考点一:

 微观量估算的基本方法 例1 (★)有一种气体,在一定的条件下可以变成近似固体的硬胶体.设该气体在某状态下的密度为 ρ ,摩尔质量为 M ,阿伏加德罗常数为 N A ,将该气体分子看做直径为 D 的球体,体积为 16 π D3 ,则该状态下体积为V 的这种气体变成近似固体的硬胶体后体积约为多少?

  考点讲解:

 1.微观量:分子体积 V 0 、分子直径 d 、分子质量 m 0 . 2.宏观量:物体的体积 V 、摩尔体积 V m 、物体的质量 m 、摩尔质量 M 、物体的密度 ρ . 3.关系:(1)分子的质量:

 m 0 =MN A =ρV mN A. (2)分子的体积:

 V 0 = VmN A =MρN A . (3)物体所含的分子数:

 N =VV m · NA =mρV m · NA 或 N = mM · NA = ρVM· N A . 4.两种模型:(1)球体模型直径 d = 36 V 0π ;(2)立方体模型边长为d = 3 V 0 . 特别提醒 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的.分子的体积 V 0 = VmN A ,仅适用于固体和液体,对气体不适用. 5 5 .对于气体分子, d d = 3 3 V V 0 0 的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.

 巩固 1(15 年江苏卷★)某气体的摩尔质量为 M,摩尔体积为 V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为 m 和Vo,则阿伏加德罗常数 N A 可表示为

  (

 )

 要求定性了解分子动理论与统计观点的内容 常考点1 1 、热力学第一定律大数 据:

 07(16)18(33)

 两年考了2 2 次

 常考点2 2 、大气压的计算、热运动大数据:

 08(19)09(14)

 两年考了2 2 次

 常考点3 3 、理想气体状态方程大数据:

 10(33)11(33)12(33)13(33)15(33)16(33)17(33)18(33)

 八年考了8 8 次

  考点二

 布朗运动和分子热运动的比较

 例 2 (09 年北京卷★)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。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

 例 3(★)关于分子运动,下列说法中正确的是

 (

 ) A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.布朗运动图中的不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹 C.当分子间的距离变小时,分子间作用力可能减小,也可能增大 D.物体温度改变时,物体分子的平均动能不一定改变 特别提醒:

 1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间. 2.布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映. 巩固 1(★)在观察布朗运动时,从微粒在 a 点开始计时,间隔 30 s 记下微粒的一个位置得到 b 、 c 、 d 、 e 、 f 、 g 等点,然后用直线依次

  连接,如图 1 所示,则下列说法正确的是

  (

 ) A.微粒在 75 s 末时的位置一定在 cd 的中点上 B.微粒在 75 s 末时的位置可能在 cd 的连线上,但不可能在 cd 中点上 C.微粒在前 30 s 内的路程一定等于 ab 的长度 D.微粒在前 30 s 内的位移大小一定等于 ab 的长度 巩固 2.(2015 年高考真题——物理(新课标Ⅱ卷★★★)关于扩散现象,下列说法正确的是

  (填正确答案标号,选对 1 个给 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分 0 分)

 A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

 考点三

 分子力与分子势能

 例 1(2010·全国Ⅰ·19★★)如图 4 为两分子系统的势能 E p 与两分子间距 离 r 的关系曲线.下列说法正确的是

 (

 ) A.当 r 大于 r 1 时,分子间的作用力表现为引力 B.当 r 小于 r 1 时,分子间的作用力表现为斥力 C.当 r 等于 r 2 时,分子间的作用力为零

  D.在 r 由 r 1 变到 r 2 的过程中,分子间的作用力做负功 考点解读:

 1.分子间的相互作用力 分子力是引力与斥力的合力.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,但总是斥力 变化得较快,如图 2 所示. (1)当 r = r 0 时, F 引 = F 斥 , F =0; (2)当 r < r 0 时, F 引 和 F 斥 都随距离的减小而增大,但 F 引 < F 斥 , F

 表现为斥力; (3)当 r > r 0 时, F 引 和 F 斥 都随距离的增大而减小,但 F 引 > F 斥 , F 表现为引力; (4)当 r >10 r 0 (10-9

 m)时, F引 和 F 斥 都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力( F =0). 2.分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为:

 (1)当 r > r 0 时,分子力表现为引力,随着 r 的增大,分子引力做负 功,分子势能增大; (2)当 r < r 0 时,分子力表现为斥力,随着 r 的减小,分子斥力做负 功,分子势能增大; (3)当 r = r 0 时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可 选两分子相距无穷远时分子势能为零; (4)分子势能曲线如图 3 所示. 巩固 1(★★)

 如图 5 所示,用 F 表示两分子间的作用力, E p 表示分 子间的分子势能,在两个分子之间的距离由 10 r 0 变为 r 0 的过程中 (

 ) A. F 不断增大, E p 不断减小 B. F 先增大后减小, E p 不断减小 C. F 不断增大, E p 先增大后减小 D. F 、 E p 都是先增大后减小 (四)

 本节综合练习

 A A 组

 分子动理论

 1.下面关于分子力的说法中正确的有

  (

 ) A.铁丝很难被拉长,这一事实说明铁分子间存在引力

  B.水很难被压缩,这一事实说明水分子间存在斥力 C.将打气管的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很难再压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力 D.磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力 2.铜的摩尔质量为 M ,密度为 ρ ,若用 N A 表示阿伏加德罗常数,则下列说法正确的是 (

 ) A.1 个铜原子的质量为 ρN A

 B.1 个铜原子占有的体积为MN A

 C.1 m3 铜所含原子的数目为 ρN AM D.1 kg 铜所含原子的数目为 NAM

 3.(1)下列关于热现象和热现象的规律的说法正确的是 (

 ) A.布朗运动就是液体分子的热运动 B.气体如果失去容器的约束就会散开,这是因为气体分子间存在斥力的缘故 C.一小石块落入水中向水底沉去的运动为布朗运动 D.温度越高,热运动越激烈 B B 组

 分子力与分子势能

 4.若某种实际气体分子的作用力表现为引力,则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是

 (

 ) ①如果保持其体积不变,温度升高,内能增大 ②如果保持其体积不变,温度升高,内能减少 ③如果保持其温度不变,体积增大,内能增大 ④如果保持其温度不变,体积增大,内能减少 A.①④

 B.①③

  C.②④

 D.②③ 5.关于对内能的理解,下列说法不正确的是

 (

 ) 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°C 水的内能小于 1 g 100°C 水蒸气的内能

 (五)

 课堂总结

 三、 出门测

 1.(多选)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是(

 )

  A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大 B.外界对物体做功,物体内能一定增加 C.温度越高,布朗运动越显著 D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小 E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大 2.思维辨析 (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)-33 ℃=240 K。(

 ) (5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。(

 ) (6)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。(

 ) (7)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同。(

 ) 四、 家庭作业

 一、选择题 1.假如全世界 60 亿人同时数 1 g 水的分子个数,每人每小时可以数 5 000 个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数 N A 取 6×1023

 mol -1 )

 (

 ) A.10 年

 B.1 千年

 C.10 万年

 D.1 千万年 2.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是

 (

 ) A.布朗运动就是分子的无规则运动,它说明了分子永不停息地做无规则运动 B.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 C.如果气体的温度升高,那么所有分子的速率都增大 D.在温度相同时,氢气与氧气分子的平均速率相同 3.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 4.设某种物质的摩尔质量为 μ ,原子间平均距离为 d ,已知阿伏加德罗常数为 N A ,则该物质的密度 ρ 可表示为

  (

 ) A. ρ =6 μπ d3 NA

  B. ρ =μd3 NA

  C. ρ =3 μ4π d3 NA

 D. ρ =8 μπ dN A

  5.如图 1 所示,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 E p 与两分子间

  距离 x 的变化关系如图中曲线所示,设分子间所具有的总能量为 0,

  则

 (

 ) A.乙分子在 P 点( x = x 2 )时加速度为零 B.乙分子在 P 点( x = x 2 )时动能最大 C.乙分子在 Q 点( x = x 1 )时处于平衡状态 D.乙分子在 Q 点( x = x 1 )时分子势能最小 6.关于分子势能的下列说法中,正确的是

 (

 ) A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零 C.当分子距离为平衡距离时,由于分子力为零,所以分子势能为零 D.分子相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能不变 7.从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量

  (

 ) A.氧气的密度和阿伏加德罗常数 B.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数 C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D.氧气分子的体积和氧气分子的质量 8.如图 2,甲分子固定在坐标原点 O ,乙分子位于 x 轴上,甲分子 对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示, F >0 为斥力, F <0 为引力, a 、 b 、 c 、 d 为 x 轴上四个特定的位 置,现把乙分子从 a 处静止释放,则

  (

 ) A.乙分子从 a 到 b 做加速运动,由 b 到 c 做减速运动 B.乙分子由 a 到 c 做加速运动,到达 c 时速度最大 C.乙分子由 a 到 b 的过程中,两分子间的分子势能一直增加 D.乙分子由 b 到 d 的过程中,两分子间的分子势能一直增加 9.如图 3 所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐 标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引

  力、斥力的大小随分子间距离的变化关系, e 为两曲线的交 点,则下列说法正确的是

  (

 ) A. ab 为斥力曲线, cd 为引力曲线, e 点横坐标的数量级为 10-10

 m B. ab 为引力曲线, cd 为斥力曲线, e 点横坐标的数量级为 10-10

 m C.若两个分子间距离大于 e 点的横坐标,则分子间作用力表现为斥力 D.若两个分子距离越来越大,则分子势能亦越来越大 10.下列关于分子力和分子势能的说法中,正确的是

  (

 ) A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

  参考答案:

 考点一:

 例 1 π ρVN A D36 M

  巩固 1BC 考点二:

 例 2 D

  例 3

  C

  巩固 1 D

  巩固 2 ACD 考点四:

 例 1 BC

  巩固 1 B

 出门测:1、答案 ACE

 2、(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× 综合练习:

  1.AB 2.CD

 3.(1)D

 4.B 5.BC 家庭作业:

 1.C 2.B 3.D 4.AB 5.AB 6.B 7.C

 8.B 9.B

 10.C

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