第一章分子动理论.doc
第一章分子动理论
主体探究与意义建构
意义学习本章内容是在分子是构成物质的基本微粒的前提下，通过引入分子模型，利用阿佛加德罗常数的桥梁作用，在实验的基础上研究分子线度、分子运动和分子间相互作用的特点，较完整的展现了分子动理论。并且利用统计思想结合分子动理论探究气体分子的运动特点和气体压强的微观解释，还把微观分子的运动和宏观物理量－温度联系了起来，从能量的观点研究分子运动过程中具有的势能和动能，引入了物体内能的概念并介绍改变物体内能的方式。本章的重点是分子线度的估算、分子运动和分子间相互作用力的特点、分子势能和分子平均动能的物理意义以及它们与物体内能的关系。
高考聚焦
本章内容为选考内容，能力层次要求较低，单分子油膜法测分子直径中的估算问题和从能量守恒的角度分析物体内能的变化是高考的重点问题。
课题探究
1. 在白色的墙壁角落堆放煤炭，经过一段时间后把煤炭运走后发现不仅墙壁的外层被染成了黑色，而且用铲子铲开墙壁，发现里面也出现了许多黑色的炭粒，你能解释这是为什么吗？
提示：根据分子运动和分子间有间隙来分析。
2. 冬天容易发生流行性感冒，为了预防感冒的蔓延，人们可以在人群聚集的地方通过加热食醋的方法来杀灭流感病毒，如果不加热食醋而只是把打开瓶口能不能收到相同的效果？
提示：根据分子运动随温度是升高而变的剧烈来分析。
3. 如果给你一段长约50cm 的金属丝，你能想办法让它的温度升高吗？提示：根据内能改变的两种
方式：做功和热传递来分析。
创新学习法
1. 引入分子模型后，在实验的基础上，结合大量生活实例研究分子的大小、分子的运动和分子间的相互作用力，形成完整的分子动理论，能够加深理解，体会物理实验的重要性以及物理知识与日常生活的密切联系。
2. 结合生活中的实例，介绍统计观点和统计规律，并在此基础上分析气体分子运动的特点和气体压强产生的微观原理，掌握科学研究的方法并进行简单应用。
3. 利用类比的方法研究分子势能和分子动能，把新知识与原有知识体系融合，并比较内能和机械能的异同，加深对新知识的理解。
第一节分子动理论的基本观点
教材分析与教学建议
【三维目标】知识与技能
1. 认识分子动理论的观点，知道其实验依据。知道阿佛加德罗常数的意义。
2. 通过多布朗运动的观察和分析，了解分子热运动。
3. 知道分子间存在引力和斥力及其特点。
过程与方法
1. 通过估测油酸分子大小，体会建立物理模型和估测方法在研究物理问题中的应
用。
2. 通过对布朗运动产生原因的探寻，体会如何根据物理现象寻找规律。情感态度与价值观
1.通过对微观世界一些知识的了解，引发学生的好奇心与求知欲，激发学生学习的热情。
2.通过利用所学的知识解释日常生活中的现象，培养学生学以致用的习惯。
【重点难点】
重点和难点：1.单分子油膜法测定分子的大小在进行单分子油膜法测定分子的大小的实验前，首先要建立分子模型－球形，把分子看成规则的球体是分子动理论中对分子的简化模型，这一点需要引起学生的重视。然后，介绍实验的原理并引导学生讨论实验的步骤和数据处理方法，特别要注意阿佛加德罗常数的桥梁作用。
2 布朗运动与分子运动的关系关于布朗运动学习，需要在复习、观察扩散运动的基础上，实际观察布朗运动的特点，讨论、解释布朗运动的形成原因，进而再分析布朗运动与分子运动的关系，突出分析运动的特点及差别，加深学生的理解。
【课时建议】
新授课1 课时
【情境设计】
大家都有这样的生活经验：在我们的教室中打开一瓶香水，经过一段时间，教室的每个角落都能闻到清新的香味，让大家心旷神怡；在一杯水中滴入几滴红墨水，很快整个杯子中的水都变成了红色；一支普通的粉笔我们需要很大的力才能把它拉断，同样它也很难被压缩。
问题导引：你能利用自己所学的知识解释这些现象吗？
点拨提示：对于前两种现象学生很容易想到挥发和扩散现象，在此基础上再引导学生思
考挥发和扩散的实质，把新知识与学生原有的知识基础联系起来；而粉笔难以被拉断和压缩，
学生利用已有的知识很难解决，激发学生的学习兴趣和探究热情。
【资料备选】
认识分子
（1）假说是研究问题的一种方法：在科学研究中，对现象进行猜测并提出假说，是一种重要的研究方法，它是科学理论的初级形式。当假说能被实验所证实，就可转化为正确的理论。英国科学家牛顿曾经说过，“没有大胆的猜测，就不会有伟大的发现”。
（2）什么是分子？最初认识分子是在对物质的结构、性质的研究过程中，提出的一个概念，究竟是什么意思呢？例析：一铁棒，可以锯为两段，再分为四段，甚至用锉刀锉为细铁屑，当它分到最小时，仍能保持铁的化学特性，这最小的粒子就叫铁分子（单原子分子）；再如水，一水库、一桶水、一滴水，虽然多少相差很大，但都具有相同的化学性质，直至分到仍能保持它的化学性质的最小粒子，就叫水分子。蔗糖，也可以分得很小很小，若失去了糖的甜的性质，就不具备蔗糖的化学性质了，这一小粒子就不能称为分子。所以：把这种组成物质仍能保持其化学性质不变的最小微粒叫分子。注意：①要保持化学性质；②是最小的微粒。
（3）认识分子，分子既然是保持化学性质的最小微粒，应该说物质中的分子数目是非常
多的，如1厘米'水中有3.35 >1022个分子。曾有人算过，假如把这么多数目的砖快在地球表面上其厚度竟达120千米左右。由于分子体积十分小，一般都当作球体来看，它的直径只有几个埃（1埃=10-10米）。
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P2~P9页的内容，梳理知识，完成填空
(1)我们可以用测定分子的直径，把
油酸滴到水面上，在水面上形成。把液体分子看作就可以认为油膜的厚
度等于分子的直径。用公式表示d= 。1.
(1)单分子油膜法、单分子油膜、规则的球体、V/S
(有些有机高分子除(2)分子大小的数量级为
外)
(3)阿佛加德罗常数N A: 1mol任何物质所含有的粒子数为。阿佛加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁。
(4)单位质量中的分子数为n
m
N A
(5)单位体积内的分子数为
(6) 分子质量的数量级为⑵ 10-10m
(3) 6.02 X 1023
(1)扩散：叫扩散。温度越高，扩散现象越。
2.分子做永不停息
的无规则运动
\ 3.分子间存在相"互作用力
(2)
布朗运动：指悬浮在液体中。
其产生原因是由于对固体
粒子的碰撞不平衡造成的，它间
接反映了。
(3)温度，布朗运动越明显，因此，
分子运动又称作。
f( 1)分子间同时存在着相互作用的________________________________ :
分子力是分子间 _______________________________ 。
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大
而 ________________ ，随分子间距离的减小而 ________________ ，
变化的快。
(3) _________________________________ 分子力的平衡距离为
r o=__________________________________________ 。若r=r o，分子力
为 ___________________ ；若r>r°,分子力表现为________________
若r r=__________ 。 (6) 10 一25?10一27kg 2. ( 1)相互接触的物质彼 此进入对方的现象、明显 (2)固体小颗粒的无规则 运动、液体分子的无规则运 动、分子的无规则运动 (3)越高、热运动 3. ( 1)斥力和引力、斥力 和引力的合力 (2)减小、增大、斥力 (3) 10 10m、零、引力、 斥力、10 9m ［问题与思考］ 我们知道固体和液体很难压缩，而气体的体积却很容易改变，你知道为什么吗？ 提示：固体、液体分子排列紧密，分子间距离稍微变小时，分子斥力迅速增加；而气体 分子间距离比其本身的限度大的多，除碰撞瞬间外，分子力可以不计。 合作学习与问题探究 【重点难点疑点】 1. 如何解决利用阿佛加德罗常数进行的估算问题？ 解答：阿佛加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。在此所指的微观物理量有： 分子的体积V 、分子直径d 、分子质量m ；宏观物理量为：物质的体积 V 、摩尔体积V moi 、 物质的质量M 、摩尔质量M mol 、物质的密度 p 在利用阿佛加德罗常数进行估算时，一是要 正确选用公式，二是要注意建立恰当的物理模型。 ”)计算分子的质量：心活=涪 V mol V = N A (3 )计算物质所含的分子数 名师讲析：建立物理模型是解答有关分子的估算问题的前提。 建立物理模型是指建立分子模 型与分子结构模型， 一般将分子看成是规则的球形， 对于固体和液体，可认为分子是紧密排 列的；对于气体，可认为它在一个球形或正立方体形的空间活动， 气体分子在此空间的中心 处，此空间为分子占有的体积，远远大于分子的体积，因此对于气体，一般是估测分子间的 平均距离。 2. 布朗运动和分子运动有什么关系和区别？ 解答：(1 )布朗运动不是分子运动。布朗运动指的是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，用 肉眼无法观察，用显微镜观察能够观察到。 (2)布朗运动能够泛用分子的运动。 布朗运动的成因是由于液体分子的频繁碰撞而产生的， 固体颗粒的体积越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显，说明液体分子的运动 越剧烈，因此分子运动又称为热运动。 名师讲析：区分布朗运动与分子运动的关系， 就是要明确：布朗运动不是分子运动但能反映 了分子运动，分子运动又是布朗运动的成因。 3. 分子间的相互作用力有何特点？ 解答：分子间同时存在着相互作用的斥力与引力， 而且斥力和引 力都是随着分子间距离的增大而减小， 随着分子间距离的减小而 增加，斥力变化的比引力快； 分子间的相互作用力又是一个短程 力，当分子间的距离超过10-9m 时，分子间的相互作用力可以忽 略不计。 仝于阿的柞Ml 力舐範器的美系 图1-1-1 分子力指的是分子间相互作用的斥力和引力之和，当分子间的距离等于平衡距离 （10-10m ）时，斥力和引力大小相等，分子力 f=0 ;当分子间的距离r>r o 时，引力大于斥力， M mol ： N ;d = 3 v (立方体模型) (2)计算分子的体积: M M mol N A N A mol m 斥 力 OBI 引力 r o 分子直径: 分子力表现为引力；当分子间的距离r 名师讲析：对于分子间相互作用力的理解需要从以下几个方面（1）分子间斥力、引力同时 存在，随分子间距离的变化趋势一致（2）分子力指的是分子间相互作用的斥力和引力的合 力（3）分子力是短程力。 4. 用单分子油膜法测量分子的大小的实验中，如何处理数据？ 解答：实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。油酸分子都是 直立在水面上的，单分子油膜的厚度即等于油酸分子的直径。根据配制的酒精油酸溶液的浓 度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，测出这滴溶液形成的薄膜面积S,即可算出油酸薄膜 的厚度d=V/S。 名师讲析：计算油酸的体积时一定要注意油酸酒精溶液的浓度，而对于油膜面积的计算其步 骤为：①待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上，然后将油酸薄 膜的形状用彩笔画在玻璃上。②将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜 的面积S （求面积时以坐标纸上边长为lcm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不 足半个的舍去，多于半个的算一个）。 思维激活 【新理念典型探究】 题型1.用阿佛加德罗常数计算宏观量与微观量 例题1.（教材习题变式）】已知铜的密度为8.9 XI03 kg/m3，铜的原子量为64,质子和中子的质量均约为1.67 X0「27 kg,则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积约为_________________________________________ m3。 审题指导：审题时要分析题目给的已知量和待求量：题目中告诉了铜的密度和铜的摩尔质量， 要求的是一个铜原子的体积，而我们认为固体、液体的分子排列是紧密的，所以根据 v二沁=MjmoL就可以计算铜原子的体积了。题目中给出的质子、中子质量是干扰条件。 N A N A _3 解答：每mol铜质量是64 g，每mol体积是V°= M = 64 103，每个铜原子的体积v P 8.9汉10 V0- 29 3 =-=1.2 X0 m。 N A 答案：1.2 X0「29 m3。 方法点拨：根据宏观量计算微观量或根据微观量计算宏观量，都是阿佛加德罗常数的桥梁作 用来实现的，所以对于阿佛加德罗常数的物理意义需要深刻理解。 变式迁移1.已知水的密度p= 1.0 X03kg/m3，水的摩尔质量M = 1.8 X10-2 kg/mol .求（结果保留两位有效数字）：（1）lcm3的水中有多少个水分子. （2 ）估算一下水分子的直径多大. 答案：（1）3.3 X022个（2）4.2 X0「10m 点拨：注意计算过程中阿佛加德罗常数的应用和有效数字的保留。 变式迁移2.某人作一次深呼吸，吸进448cm3的空气，据此估算他所吸进空气分子的总数约 为个？（取1位有效数字） 答案：1 X1025个 点拨：标准状况下气体的摩尔体积为 22.4L/mol ，先换算出气体的物质的量，再计算气体所 含的分子数。 题型2.单分子油膜法测量分子的大小 例题2.在做 用油膜法估测分子的大小 ”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104 mL 溶液中有 纯油酸6 mL 。用注射器得1 mL 上述溶液中有液滴 50滴。把1 ------------------------------------------ - ---------. _____ I I I I I I I I I I N I 1 (2)根据已知条件知，1mL 溶液中有50滴，1滴溶液的体积为 mL 。又知每104 mL 50 1 溶液中有纯油酸 6 mL , mL 溶液中纯油酸的体积为 50 mL ⑶油酸分子的直径为 d =V - 4.5 1040m S 答案：(1) 268cm 2 (2) 1.2 10^mL (3) 4.5 10‘°m 方法点拨：单分子油膜法测量分子大小的实验原理是把分子看作规则的球体， 且液体的分子 紧密排列，当油膜在水面上尽可能的扩散后， 可以看作是单层分子紧密排列在水面上， 所以 可以根据d=v/s 来计算分子直径。 变式迁移3.将1cm 3油酸溶于酒精，制成200cm 3的油酸酒精溶液，已知1cm 3溶液有50滴, 现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上， 随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄膜。 已 测得这一薄膜的面积为 0.2m 2。由此可估算出分子的直径为 ______________________________________________________________ 。 答案：5.0 >1010m 点拨：先计算一滴油酸酒精溶液中所含的油酸体积，然后再计算油酸分子的直径。 题型3.对布朗运动和分子运动的特点进行考查 例题3.图1-1-3所示，关于布朗运动的实验，下列说法正确的是： A. .图中记录的是分子无规则运动的情况 B. 图中记录的是微粒作布朗运动的轨迹 图 1-1-3 C. 实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显 D. 实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈 审题指导： 布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动， 它是由于液体分子的频繁碰撞而产 生的，具有永不停息、无 滴该溶液滴入盛水的浅盘里。待水面稳定后，将玻璃板放在浅 盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸 上。其形状如图 1-1-2所示，坐标中正方形小方格的边长为 20 mm 。求： ---- 〒 Mu —— T I 117 1 ⑴油酸膜的面积是多少？ ⑵每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ ⑶根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 审题指导：审题时要明确液面上的油膜可以看作是分子一个一 个紧密排列的，且分子为规则的球体，则分子的直径就是油膜 的厚度，只需要指导油膜的体积和表面积就可以计算分子的直 径了。 解答：(1)根据图形数得格子数为 67个，那么油膜的面积为 2 2 S=67X20mm = 268cm I 1 ——T I A LI 规则、随温度的升高而变的剧烈的特点，分析本体时需要从这些特点进行把握。 解答：布朗运动是永不停息、无规则的所以在图中只是纪录了固体颗粒在不同时刻的位置，折线这是这些位置的连线，并不是固体颗粒的运动轨迹，更不是分子运动的情况，所以答案A 、B 均错误；由于布朗运动是由于液体分子的频繁碰撞产生的，固体颗粒的体积越小，布朗运动越明显，温度越高，布朗运动越明显，答案D 正确。 答案：D 方法点拨：解决此类题目关键是清楚布朗运动和分子运动的关系以及其特点，布朗运动是无 规则的永不停息的，所以不可能描绘出其运动是准确轨迹。 变式迁移4.关于布朗运动和扩散现象的下列说法中正确的是： A. 只有布朗运动能说明分子在做永不停息的无规则运动 B. 布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显 C. 布朗运动和扩散现象都是分子的运动 D. 布朗运动和扩散现象都是永不停息的 答案：BD 点拨：布朗运动和扩散现象都能说明分子在做永不停息的无规则热运动，需要从概念上把握 好相关知识。 题型4.分子间相互作用力的特点 例题 4. 关于物体分子间的引力和斥力，下列说法正确的是： A. 当物体被压缩时，斥力增大，引力减小 B. 当物体被拉伸时，斥力减小，引力增大 C. 当物体被压缩时，斥力和引力均增大 D. 当物体被拉伸时，斥力和引力均减小 审题指导：分子间同时存在相互作用的斥力和引力，且引力和斥力都是随着分子间距离的增大而减小，随着分子间距离的减小而增大的，审题时要从概念上进行把握。 解答：物体被压缩时，分子间的距离变小，斥力和引力均增大，且斥力增加的快，分子力表现为斥力；物体被拉伸时，分子间的距离变大，斥力和引力均减小，且斥力减小的快，分子力表现为引力，故答案CD 正确。 答案：CD 方法点拨：深入理解分子间相互作用力的特点：斥力、引力同时存在、同时变化，只不过斥力随距离变化的快一些，而分子力是分子间相互作用的斥力和引力的合力。 变式迁移5?两个分子开始的距离大于10「9m,现逐渐靠近，直到靠近的不能再靠近为止，那么在二者靠近的过程中，它们间的分子力如何变化？ 答案：先增大（引力）、再减小（引力）、后增大（斥力） 点拨：分子力是分子间相互作用的斥力和引力的合力，是一个短程力，可以结合分子力随分子间距离变化的图线分析本题。 变式迁移6. 固体和液体很难被压缩，这是因为： A. 分子之间没有空隙 B. 分子之间只有很小的空隙，稍经压缩就不存在了 C. 分子之间距离较小，稍经压缩，斥力增长比引力增长大得多 D. 分子在不停地做热运动 答案：C 点拨：固体、液体可以认为分子是紧密排列的，但并不是说分子间没有间隙，而是分子距离很小。 思维创新 【综合探究实践】 探究课题：用油膜法测定分子直径的大小提示：配置油酸酒精溶液时，浓度不能过大；滴到玻璃皿中的溶液体积不能过大；在溶液滴入容器之前，先在水里洒一点痱子粉。 反思学习与课时测控 【思维误区警示】 1. 对布朗运动认识不够，而出现错误理解 一. 教学内容： 第一章分子动理论与内能 2. 内能和热量（2） 3. 比热容 二. 重点、难点： 1. 知道改变物体内能的方法 2. 知道燃料热值及相关计算 3. 理解比热容概念、物理意义及有关的因素 4. 能用比热容来解释生活中的一些现象，进行热量的计算 三. 具体内容： （一）物体内能的改变 1. 两个温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低。这个过程，叫做热传递。 在热传递过程中，低温物体温度升高，内能增加；高温物体温度降低，内能减少。 在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。单位是焦耳，符号J。 物体吸热，内能增加；物体放热，内能减少。 物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。 特别说明：热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“具有”、“含有”或“××的”。就是说热量的大小与物体内能的多少，物体温度的高低没有关系。 2. 除了热传递外，做功也可以改变物体内能。 冬天搓手可使双手变得暖和，是因为做功，使手的内能增加，温度升高。 对物体做功，使物体内能增加。 物体对外做功，本身的内能会减少。 例如：暖瓶塞被顶起后，瓶口出现白雾是因为：水蒸气顶起瓶塞做功，内能减少，发生液化现象，形成白雾。 总结一下： （二）燃烧的热值 1. 燃料燃烧时能的转化 燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，也就是常说的释放能量。 2. 定义 1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 热值是为了表示相同质量的不同燃料在燃烧时放出热量不同而引入的物理量。它反映了燃料通过燃烧放出热量本领大小不同的燃烧特性。燃料的热值是燃料本身的一种燃烧特性，不同燃料的热值一般是不同的，同种燃料的热值是一定的，它与燃料的质量、体积、放出热量多少无关。 3. 在学习热值的概念时，应注意以下几点： （1）“完全燃烧”是指燃料全部燃烧变成另一种物质。 （2）强调所取燃料的质量为“1kg”，要比较不同燃料燃烧本领的不同，就必须在燃烧质量和燃烧程度完全相同的条件下进行比较。 （3）“某种燃料”强调了热值是针对燃料的特性与燃料的种类有关。 热值的单位J/kg，读作焦每千克。还要注意，气体燃料有时使用J/m3 4. 热值的物理意义 表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。同种燃料热值相同，不同燃料的热值不同。 《大学物理》作业 No.10气体分子动理论 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题 1. 两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相等。现将6 J 热量传给氦气，使之升高到一定温度。若使氢气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量: [ ] (A) 6 J (B) 10 J (C) 12 (D) 5 J 2. 在标准状态下, 若氧气（视为刚性双原子分子的理想气体）和氦气的体积比2 121=V V ，则其内能之比21/E E 为： [ ] (A) 21 (B) 35 (C) 65 (D) 10 3 3. 在容积V = 4×10 3 -m 3的容器中，装有压强p = 5×102 P a 的理想气体，则容器中气分 子的平均平动动能总和为： [ ] (A) 2 J (B) 3 J (C) 5 J (D) 9 J 4. 若在某个过程中，一定量的理想气体的内能E 随压强 p 的变化关系为一直线（其延长线过E ~ p 图的原点），则该过程为 [ ] (A)等温过程 (B) 等压过程 (C) 等容过程 (D) 绝热过程 5. 若)(v f 为气体分子速率分布函数，N 为分子总数，m 为分子质量，则 )(2 12 2 1 v Nf mv v v ? d v 的物理意义是: [ ] (A) 速率为v 2的各分子的总平均动能与速率为v 1的各分子的总平均动能之差。 (B) 速率为v 2的各分子的总平动动能与速率为v 1的各分子的总平动动能之和。 (C) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子的平均平动动能。 (D) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子平动动能之和。 第1节分子动理论 【教学目标】 一、知识与能力 1.知道物体是由大量的分子组成的。 2.知道分子在永不停息地做无规则的运动。 3.知道分子之间存在着相互作用的引力和斥力。 二、过程与方法 1.回顾人类对物质结构的认识历程，了解物质是由大量分子组成的。 2.通过对扩散现象的探索、讨论，并借助生活经验，知道分子在永不停息地做无规则的运动。 3.通过演示和观察分子力模型及对物质三态分子模型的类比，了解分子间既存在引力又存在斥力。 三、情感、态度与价值观 1.通过演示实验、视频资源及类比手段，激发探究物质组成奥秘的兴趣。 2.使学生了解通过能够直接感知的现象可以认识无法直接感知的事实，并知道这是一种重要的研究问题的方法。 3.体验物理知识的应用性，了解物理学具有认识世界、改变世界的功能。 【教学重点】 经历观察实验的过程，应用分子动理论解释某些生产、生活以及自然界中的现象。 【教学难点】 从某些宏观热现象中推断出其微观本质。 【教学突破】 教学重点放在让学生经历观察的过程，使学生在观察这些现象的过程中提炼出能够印证分 子动理论的现象，同时还培养了学生科学观察的能力。而对于当分子间距离很小时，分子间的相互作用才表现为引力的理论，比较抽象，可以采用类比磁铁吸引铁钉的演示实验对比认识。 【教学准备】 ◆教师准备 多媒体材料(人类从古到今探索物质组成奥秘的历程、硫酸铜溶液与清水之间的扩散图片、铅与金的扩散图片、机械制造中在金属表面层掺碳、掺硅)、酒精、毛笔、NO2气体、广口瓶、玻璃片、铅柱(分子引力演示器)、刀子、磁铁、铁钉等。 ◆学生准备 注射器、烧杯、水等。 ┃教学过程设计┃ 教学过程批注 一、结合分糖块实例提出问题，引入新课。 教师出示一块糖，然后提出问题：把这块糖分成两半，两个人 来分享，是否都有甜的感觉？4个人呢？8个人呢……如此分 割下去，有没有一个限度呢？ 学生讨论并回答。 点拔：假设在分糖的过程中，每分一次，取一粒加以检测，如 果这粒仍具有糖的性质——甜味，就再往下分，假设分到某种 程度而取一粒再分时就失去了糖的本质，那么这个最小的颗粒就是糖分子。如果条件允许，还可以采用多媒体多展示一些有关材料。 第七章 气体动理论 一．选择题 1［ C ］两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内气体的质量ρ的关系为： (A) n 不同，(E K /V )不同，ρ 不同． (B) n 不同，(E K /V )不同，ρ 相同． (C) n 相同，(E K /V )相同，ρ 不同． (D) n 相同，(E K /V )相同，ρ 相同． 解答：1. ∵nkT p =，由题意，T ，p 相同∴n 相同； 2. ∵kT n V kT N V E k 2 323==，而n ，T 均相同∴V E k 相同 3. 由RT M m pV =得RT pM V M ==ρ，∵不同种类气体M 不同∴ρ不同 2［ C ］设某种气体的分子速率分布函数为f (v )，则速率分布在v 1~v 2区间内的分 子的平均速率为 (A) ?2 1d )(v v v v v f ． (B) 2 1 ()d v v v vf v v ?． (C) ? 2 1 d )(v v v v v f /?2 1 d )(v v v v f ． (D) ? 2 1 d )(v v v v v f /0 ()d f v v ∞ ? ． 解答：因为速率分布函数f (v )表示速率分布在v 附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分率，所以 ? 2 1 d )(v v v v v f N 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子的速率总和，而 2 1 ()d v v Nf v v ? 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子数总和，因此 ? 2 1 d )(v v v v v f / ? 2 1 d )(v v v v f 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子的平均速率。 3［ B ］一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当体积增大时，分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是： (A) Z 减小而λ不变． (B)Z 减小而λ增大． (C) Z 增大而λ减小． (D)Z 不变而λ增大． 解答：n d Z 22π= ，n d 2 21πλ= ，在温度不变的条件下，当体积增大时，n 减小，所以 Z 减小而λ增大。 4［ B ］若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了 爱因斯坦的布朗运动理论 1905年，爱因斯坦依据分子运动论的原理提出了布朗运动的理论。就在差不多同时，斯莫卢霍夫斯基也作出了同样的成果。他们的理论圆满地回答了布朗运动的本质问题。 应该指出，爱因斯坦从事这一工作的历史背景是那时科学界关于分子真实性的争论。这种争论由来已久，从原子分子理论产生以来就一直存在。本世纪初，以物理学家和哲学家马赫和化学家奥斯特瓦尔德为代表的一些人再次提出对原子分子理论的非难，他们从实证论或唯能论的观点出发，怀疑原子和分子的真实性，使得这一争论成为科学前沿中的一个中心问题。要回答这一问题，除开哲学上的分歧之外，就科学本身来说，就需要提出更有力的证据，证明原子、分子的真实存在。比如以往测定的相对原子质量和相对分子质量只是质量的相对比较值，如果它们是真实存在的，就能够而且也必须测得相对原子质量和相对分子质量的绝对值，这类问题需要人们回答。 由于上述情况，象爱因斯坦在论文中指出的那样，他的目的是“要找到能证实确实存在有一定大小的原子的最有说服力的事实。”他说：“按照热的分子运动论，由于热的分子运动，大小可以用显微镜看见的物体悬浮在液体中，必定会发生其大小可以用显微镜容易观测到的运动。可能这里所讨论的运动就是所谓‘布朗分子运动’”。他认为只要能实际观测到这种运动和预期的规律性，“精确测定原子的实际大小就成为可能了”。“反之，要是关于这种运动的预言证明是不正确的，那么就提供了一个有份量的证据来反对热的分子运动观”。 爱因斯坦的成果大体上可分两方面。一是根据分子热运动原理推导：在t时间里，微粒在某一方向上位移的统计平均值，即方均根值，D是微粒的扩散系数。这一公式是看来毫无规则的布朗运动服从分子热运动规律的必然结果。 爱因斯坦成果的第二个方面是对于球形微粒，推导出了可以求算阿伏伽德罗常数的公式。爱因斯坦曾用前人测定的糖在水中的扩散系数，估算的NA值为3.3×10^23，一年后(1906)又修改为6.56×10^23。 爱因斯坦的理论成果为证实分子的真实性找到了一种方法，同时也圆满地阐明了布朗运动的根源及其规律性。下面的工作就是要用充足的实验来检验这一理论的可靠性。爱因斯坦说：“我不想在这里把可供我使用的那些稀少的实验资料去同这理论的结果进行比较，而把它让给实验方面掌握这一问题的那些人去做”。“但愿有一位研究者能够立即成功地解决这里所提出的、对热理论关系重大的这个问题！”爱因斯坦提出的这一任务不久之后就由贝兰(1870——1942)和斯维德伯格分别出色的完成了。这里还应该提到本世纪初在研究布朗运动 分子动理论的内容是什么？ 什么是扩散现象？ 分子之间在什么时候表现为引力？什么时候表现为斥力？ 什么是热运动？其具体表现为那个“物理量”？ 什么是内能？单位是什么？ 改变内能的方法有哪些？他们在改变物体内能方面有什么效果？ 物体的内能增加了，其温度一定增加了吗？为什么？ 发生热传递的条件是什么？最后会达到什么结果？传递的是什么？ 什么是燃料的热值？单位是什么？计算公式有哪些？ 什么是热量？单位是什么？物体可以具有热量吗？ 什么是比热容？单位是什么？水的比热容是多少？ 请你解释一下“海陆风”是怎样形成的？（利用比热容具体回答） 请你解释一下“陆海风”是怎样形成的？（利用比热容具体回答） 请你到黑板上写出“热学”计算中能够用到的所有公式。每个物理量的单位。 请你简单叙述一下如何利用实验的方法来探究物体的吸热本领与物体的种类是否有关？ 物体的吸热本领与物体的哪些因素有关？ 请从能量的角度说明热机的工作原理？热机的种类有哪些？ 内燃机的种类有哪些？他们的区别有哪些？主要包含那些能量的转化？ 内燃机的一个工作循环包括几个冲程？还有哪些特点？ 什么是热机效率？求解他的公式有哪些？ 磁体具有哪些性质？（至少要答出三条） 地磁的“南、北极”与地理的“南、北极”有什么样的关系？ 磁体的磁场方向如何？（外部和内部）什么是磁场？ 磁感线是真实存在的吗？磁感线的疏密如何表示磁性的“强弱”？ 什么是磁化现象？如何进行磁体的“消磁”？ 把小磁针放入磁场中，小磁针的哪极所指的方向为磁场的方向？什么材料能把磁“屏蔽”了？ 用什么方法来判断物体是否“带了电”？（提示：两种方法） 第七章气体动理论 研究对象：由大量分子（原子）组成的系统。分子视为刚性小球，分子间作弹性碰撞。 研究方法：由于分子的数量极其庞大，彼此之间的相互作用又非常频繁，而且还具有偶然性，所以只能用统计的方法进行处理。研究微观量（m,v,p,f）集体表现出来的宏观特征。 §7－1 物质的微观模型统计规律性 1． 分子的数密度和线度：单位体积内的分子数叫分子数密度。气体（n氮=2.47*1019/cm3）、液体（n水=3.3*1022/cm3）、固体（n =7.3*1022/cm3）。不同种类的分子大小不等，小分子约为10-铜 10m的数量级。实验表明：标准状态下，气体分子间距为分子直 径的10倍。 2．分子力：当r 第1节分子动理论的基本观点 学 习目标知识脉络 1.认识分子动理论的基本观点，知道 其实验依据．(重点) 2．通过探究与实验，估测油酸分子 的直径，知道阿伏伽德罗常数并进行 有关的计算．(难点) 3．认识布朗运动，理解布朗运动产 生的原因及影响因素，了解分子的热 运动． 4．掌握分子间相互作用力的特点及 变化规律．(难点) 物体由大量分子组成 [先填空] 1．分子的大小 (1)一般分子直径的数量级为10－10 m. (2)通常分子质量的数量级在10－27～10－25kg范围之内． 2．分子大小的估测 (1)油膜法：此方法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把油酸滴到水 面上，油酸在水面上散开，可近似认为形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就等于分子的直径． (2)原理：如果油滴的体积为V，单分子油膜的面积为S，则分子的大小(即直 径)为d＝V S．在此忽略了分子间的空隙． (3)物理学中用各种不同的方法测定分子的大小，测出的分子大小不同，但数量级相同． 3．阿伏伽德罗常数 (1)定义：1 mol任何物质含有分子的数目都相同，为常数．这个常数叫做阿伏伽德罗常数，用N A表示． (2)数值：N A＝6.02×1023mol－1． (3)意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，它是联系宏观量与微观量的桥梁． [再判断] 1．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法．(√) 2．所有分子的直径都相同．(×) 3．1 mol的固态物质(如铁)和1 mol的气态物质(如氧气)所含分子数不同．(×) [后思考] 我们在初中已经学过，物体是由大量分子组成的．一个1 μm大小的水珠，尺寸与细菌差不多，其中分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好多倍！ 图1-1-1 我们可以通过什么途径观察分子的大小呢？ 第一章：分子动理论与内能 第一节分子动理论 知识点一:分子动理论 分子动理论的内容：__________________________________;__________________________ ___________________________;_______________________________. 1.对下列现象的解释，正确的是 ( ) A．打开香水瓶盖后，能闻到香味，说明分子在永不停息的运动 B．封闭在容器内的液体很难被压缩，说明分子间有引力 C. 用手捏海绵，海绵的体积变小了，说明分子间有间隙 D. 铅笔笔芯用了一段时间后会变短，说明分子间有斥力 2.下面四个实验现象中,能够说明分子在不停地运动的是( ) 3.下列现象中不能 ．．用分子动理论的观点解释的是( ) A.酒香不怕巷子深 B. 金块和铅块紧压在一起，过几年后发现铅中有金，金中有铅 C. 沙尘暴起，尘土满天 D. 衣橱里的樟脑球会逐渐变小 4.下列说法不正确的是（） A、水和酒精混合后体积减小说明分子间有空隙 B、裂开的橡胶鞋可以用101胶水将其粘起来说明分子间有斥力 C、进入化学实验室时闻到浓浓的氯气味说明分子是运动的。 D、分子是保持物质化学性质的最小微粒.首先提出分子概念的科学家是汤姆生。 5．“破镜不能重圆”是因为将破镜合起来时，镜子断裂处的绝大多数分子间距离较，分子之间几乎没有的作用． 6．刘方学习了分子动理论的知识后，知道了分子动理论的内容为： A、物体是由大量的分子组成； B、分子都在不停地做无规则运动； C、分子间存在着引力和斥力． 于是他准备了一个实验如图所示：把一块表面很干净的玻璃板挂在弹簧测力计下 面，使玻璃板刚好和水面接触，再慢慢地提起弹簧测力计，那么你看到这里时， 请提出你的猜想．刘方可能是要验证上述分子动理论的内容（填序号）． 可能看到的现象是： 结论是：． 分子动理论的基本内容 【教学目标】 一、知识与技能 1．通过生活实例及其分析，知道什么是扩散现象，产生扩散现象的原因是什么。影响扩散快慢的因素有哪些，分别是什么关系。 2．通过实验，观察什么是布朗运动，通过分析、推理，理解布朗运动产生的原因。 3．通过对比，归纳扩散现象、布朗运动和分子的无规则运动之间的联系与区别。 4．知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律。 5．知道分子动理论的内容。 二、过程与方法 1．通过对概念及课本中关键词句、图片细节的观察、分析、理解，引导学生重视教材，学会研读教材，培养学生严谨的思维习惯。 2．通过布朗运动的实验、观察及成因的分析、推理，体会并归纳其中的科学研究方法。 3．在对所设情景及实验的观察、分析中和“情景+问题”的教学方式中培养学生善于观察、勤于思考、勇于探索的良好习惯。 三、情感、态度与价值观 1．物理源于生活，要善于观察、勤于思考、勇于探索。 2．通过科学家们对布朗运动成因的研究历程的介绍，培养相应科学精神。 【教学重难点】 1．理解扩散现象、布朗运动、热运动。 2．知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律。 【教学过程】 一、物体是由大量分子组成的 【演示】幻灯片：扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子结构照片。 由于碳原子被放大了几亿倍后才被观察到，表明分子是很小的。 我们在初中已经学过，物体是由大量分子组成的。需要指出的是：在研究物质的化学性质时，我们认为组成物质的微粒是分子、原子或者离子。但是，在研究物体的热运动性质和规律时，不必区分它们在化学变化中所起的不同作用，而把组成物体的微粒统 称为分子。 我们知道，1mol水中含有水分子的数量就达6.02×1023个。这足以表明，组成物体的分子是大量的。人们用肉眼无法直接看到分子，就是用高倍的光学显微镜也看不到。 直至1982年，人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列。 二、分子热运动 1．扩散现象 【演示】将一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，抽去中间玻璃板，过一段时间发现，上面瓶中气体变成了淡红棕色，下面气体的颜色变浅了，最后上下两瓶气体颜色一致。 （1）扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。 （2）扩散现象随温度的升高而日趋明显。 【演示】分别向冷水和热水中滴入一滴红墨水，可观察到热水很快变成红色，而冷水变成红色稍慢。 （3）扩散现象在气体、液体、固体中都能发生。 （4）扩散现象直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动。 （5）扩散现象的应用：在真空、高温条件下在半导体材料中掺入一些其他元素来制造各种元件等。 2．布朗运动 【演示】把墨汁用水稀释后取出一滴，用显微放大投影仪观察液体中的小碳粒的运动，可观察到小碳粒的运动无规则，颗粒越小，这种无规则运动越明显，而且永不停止。 （1）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规则运动叫做布朗运动。它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。 （2）布朗运动产生的原因：大量液体分子永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。 简言之：液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。 （3）影响布朗运动激烈程度的因素：固体微粒的大小和液体的温度。 固体微粒越小，液体分子对它各部分碰撞的不均匀性越明显；质量越小，它的惯性越小，越容易改变运动状态，所以运动越激烈； 液体的温度越高，固体微粒周围的流体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不均匀性 哈哈第一章分子动理论与内能 1．分子动理论 分子动理论是一种科学理论，其主要内容是什么呢？ （一）物体是由大量分子组成的 1.物质是由分子组成的 这个结论是人类几千年探索的结果。学生看图1—1—3 人类对物质结构的认识 和历程。 2.分子的特点：多、小 见第3页第一段 （二）分子在永不停息地做无规则运动 演示实验：墨水滴入水中，由此得出上面（二），并由此引出“扩散” 1.扩散： 由于分子运动，不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散 液体之间会发生扩散现象，气体、固体之间呢？ 气体：春暖花开，花香四溢。 固体: 第四页图1—1—8后两幅 2.气体、液体、固体之间都会发生扩散现象 3.扩散现象说明： （1）分子之间存在着空隙 （2）分子在永不停息地做无规则运动 （三）分子之间存在着相互作用力 演示实验： 用力拉一只笔，用力挤压一只笔的两端 说明：分子之间存在着引力和斥力 分子间既有引力又有斥力，可用“分子力模型”来说明，课本第5页 1—1—11分子力模型 分子间的相互作用力对分子有很大的意义，物质三态其区别就在于三态中分子间的相互作用力和分子的运动状态不同，如图1—1—12，叙述之 总结：分子动理论的基本内容 板书： 1.分子动理论 （一）物体是由大量分子组成的 1.物体是由大量分子组成的 2.分子的特点：多、小 （二）分子在永不停息地做无规则运动 1.扩散的定义： 2.气体、液体、固体之间都会发生扩散现象 3.扩散现象说明： （1）分子之间存在着空隙 （2）分子在永不停息地做无规则运动 （三）分子间存在着引力和斥力 2.内能和热量 由今天的天气引入新课 一．温度与热运动 演示实验: 温度对扩散的影响 物体热温度高扩散快分子运动剧烈 1.热运动的定义： 物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动 2.温度与热运动的关系 温度越高，热运动越剧烈 二、物体的内能 1.定义：（学生找） 物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫做物体的内能（1）分子动能 （2）分子势能 2.说明两点： （1）内能是指物体的内能 （2）一切物体在任何情况下都具有内能 100摄氏度的水具有内能，零下100的冰有内能吗？为什么？ 3.影响物体内能大小的因素 （1）温度 （2）物体内部分子的多少、种类、结构、状态等 以上有学生自己找 三、改变内能的方式 演示实验：第9页让笔杆热起来，学生做 由此引出：热传递和做功 1.热传递： （1）定义：以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫做热传递 （2）能量形式不变（转移） 2.做功： （1）定义：从其他形式的能量转化为内能或内能转化为其他形式的能量 （2）能量形式改变（转化） 内能增大对物体做功 （3）其他形式的能量内能 内能减少物体对外做功 （4）用功来量度内能的改变 四、燃烧 1.能量转化: 化学能转化为内能 2.热值： （1）定义：燃料完全燃烧放出的燃料Q与燃料质量m的比，叫做这种燃料的热值注意：“完全” Ｑ q = ｍ 第9章气体动理论 学习指导 一、基本要求 1．理解平衡状态和状态参量，掌握理想气体状态方程并能熟练运用。 2．理解理想气体压强和温度的统计意义，掌握理想气体的压强公式和温度公式。3．理解能量按自由度均分定理，掌握理想气体内能和内能变化的计算公式。4．理解麦克斯韦速率分布律，能熟练计算气体分子热运动的三种速率。 5．了解玻尔兹曼分布律和重力场中粒子按高度的分布。 6．理解分子的平均碰撞次数和平均自由程的概念，会进行有关计算。 7．了解气体的迁移现象；了解实际气体的范氏方程。 二、知识框架 三、重点和难点 1．重点 （1）掌握理想气体状态方程及其应用。 （2）掌握平衡态下理想气体压强公式和温度公式及其计算。 （3）理解能量按自由度均分原理和三种速率有关计算及其应用，平均碰撞次数、平均自由程计算。 2．难点 （1）用统计平均的观点进行压强公式的推导和应用。 （2）掌握能量按自由度均分定理，区别分子平均平动动能、分子平均转动动能、分子平均动能和气体内能；掌握麦克斯韦速率分布律的统计应用和运算。 四、基本概念及规律 1. 理想气体状态方程 m pV RT M = 及 p n k T = 2. 理想气体压强公式 22211212()33323 k p nm n m n ρε====v v v 3. 理想气体的温度公式及温度的统计意义 3 2 k kT ε= 气体的温度是气体分子平均平动动能的量度。 4．能量按自由度均分定理 平衡状态下气体分子每个自由度的平均动能都等于kT 21，如果气体分子有i 个自由度，则每个分子的总平均动能就是kT i 2。 5．理想气体的内能及内能变化 RT i M m E 2 = T R i M m E ??=?2 6．麦克斯韦速率分布律 理想气体在平衡状态下，分子速率在v v v d ~+区间内的分子数N d 占总分子数N 的比率，服从麦克斯韦速率分布律v v f N N d )(d = 式中)(v f 为速率分布函数 2 32 22()42m kT m f e kT ππ- ?? = ? ?? v v v )(v f 满足归一条件 1d )(0 =? ∞ v v f 7．气体分子热运动的三种速率 （1） 最概然速率 p = =v （2） 平均速率 第一节分子动理论 1.下列现象中属于扩散现象的是( ) A.擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞 B.打开一盒香皂，很快就会闻到香味 C.粉笔蹭到衣服上，在衣服上留下粉笔痕迹 D.冬天，雪花漫天飞舞 2.固体和液体很难被压缩，是因为( ) A.分子间没有空隙 B.分子间存在着引力 C.分子间存在斥力 D.分子在不停地做无规则运动 3.我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象.以下有关分析错误的是( ) A.扩散现象只发生在气体、液体之间 B.扩散现象说明分子在不停息地运动 C.温度越高时扩散现象越剧烈 D.扩散现象说明分子间存在着间隙 4.把100毫升酒精和100毫升水混合在一起，体积小于200毫升.这个现象说明( ) A.分子间有间隙 B.分子是有质量的 C.分子间有力的作用 D.分子是可以再分的 5.下列事例中，不能用来说明分子间有引力的是( ) A.要用很大的力才能把铅丝折断 B.用胶水能把两张纸粘合在一起 C.磁铁能把铁钉吸住 D.金属固体很难被分开 6.下列现象中不能用分子运动论的观点解释的是( ) A.富裕老窖的瓶盖一开，酒香四溢 B.金块和铅块紧压在一起，过几年后会发现铅中有金，金中有铅 C.沙尘暴起，尘土满天 D.衣橱里的樟脑球会越变越小 7.液体很难被压缩的原因是( ) A.分子间存在着引力 B.分子间存在着斥力 C.分子间有间隙 D.分子在不停地运动 8.下列现象中不能说明分子在做无规则运动的是( ) A.春暖花开时，能闻到花的香味 B.打开酒瓶盖能闻到酒的气味 C.空气中飘动的浮尘 D.在盛有热水的杯子中放几片茶叶，过一会整杯水都变成茶水 9.下列现象中，不能说明物质分子永不停息地做无规则运动的是( ) A.把煤堆在墙角，过一段时间墙角变黑 B.空气能被压缩 C.打开香水瓶的盖子,整个房间很快充满香气 D.用盐水腌蛋 10.诗句“掬水月在手，弄花香满衣”所包含的物理知识有和. 11.吸烟有害健康，在空气不流通的房间里，只要有一个人吸烟，一会房间就会充满烟味，这是分子在.所以为了您和他人的健康，请你对吸烟者提出一个合理的建议：. 12.目前甲型H1N1流感的蔓延正引起世界各国的高度关注，虽然该病毒的传播机制还未确定，但保持良好的卫生习惯是预防感染病毒的有效措施.专家称感染病人咳嗽所产生的有大量病毒的飞沫，会使1m范围内的其他人吸入而被感染，所以与感染病人近距离接触须带口罩.一粒飞沫的直径约为1×10-6～5×10-6m（分子直径约为1×10-9m），由此可判断飞沫分子.（选填“是”或“不是”） 选修3-3 第1节分子动理论内能 基础必备 1.(2019·广东揭阳模拟)(多选)以下说法正确的是( ACD ) A.物质是由大量分子组成的 B.-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动 C.温度越高,分子的平均动能越大 D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 E.扩散现象和布朗运动的实质是相同的,都是分子的无规则运动 解析:根据分子动理论知,物质是由大量分子组成的,A正确;-2 ℃时水已经结为冰,虽然水分子热运动的剧烈程度降低,但不会停止热运动,B错误;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,C正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,而斥力比引力减小得快,D正确;扩散现象是分子的运动,布朗运动不是分子的运动,但间接地反映了分子在做无规则运动,E错误. 2.(2019·安徽皖南八校三模)(多选)下列说法正确的是( BCD ) A.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大 B.分子间引力和斥力同时存在,都随距离增大而减小,但斥力变化更快 C.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润 D.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离 E.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能 解析:温度是分子平均动能的标志,气体温度升高,分子的平均动能增加,分子的平均速率增大,不是每个气体分子运动的速率都增大,故A 错误;根据分子力的特点可知,分子间引力和斥力同时存在,都随距离增大而减小,但斥力变化更快,故B正确;附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,附着层内分子间作用表现为斥力,附着层有扩展趋势,液体与固体间表现为浸润,故C正确;知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可求出气体的摩尔体积,然后求出每个气体分子占据的空间大小,从而能求出气体分子间的平均距离,故D正确;做功与热传递都可以改变物体的内能,但同时做功和热传递,根据热力学第一定律可知,不一定会改变内能,故E错误. 3.(多选)下列说法中正确的是( ADE ) A.水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动,反映了液体分子运动的无规则性 B.压缩气体、液体和固体需要用力,都是因为分子间存在斥力的缘故 C.水和酒精混合总体积会变小,说明分子之间有引力 D.拉伸和压缩固体都会使固体内分子势能增大 E.衣柜中充满卫生球的气味,是因为卫生球发生了升华和扩散现象 解析:水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动,反映了液体分子运动 第一章 分子动理论与内能核心素养提升 知| 识| 框| 架 分子动理论与内能???????? ?分子动理论?????物体是由大量分子组成的分子都在不停地做无规则的运动分子间存在着引力和斥力 内能和热量?????温度与热运动：温度越高，分子热运动越剧烈内能?????定义改变方式：做功、热传递热量?????定义：在热传递过程中，转移内能的多少热值?????定义热量计算：Q ＝qm （Q ＝qV ）比热容?????物理意义单位：J/（kg ·℃） 热量计算：Q ＝cm Δt 重| 点| 突| 破 一、一个理论、一种能量(两种方式)、两种特性 1．分子动理论：物体是由大量的________组成的；组成物质的分子在不停地做________________；分子间存在着________和________。 2．内能：物体内____________的__________能与分子间相互作用的__________能的总和，叫做物体的内能；改变物体的内能有两种方式：__________和__________。 3．热值：燃料完全燃烧放出的_______与燃料_______的比，叫做这种燃料的热值。它的大小取决于燃料的________。其公式为q ＝__________。 4．比热容：如果质量为m 的某种物质从外界吸收热量Q ，温度升高了Δt ，则________即是这种物质的比热容。比热容是物质的一种特性，它的大小取决于物质的__________和__________。物体温度升高时所吸收的热量为Q 吸＝__________；物体温度降低时所放出的热量为Q 放＝__________。 二、三个物理量(温度、热量、内能)的区别与联系 三、两种改变内能的方式——做功和热传递 气体动理论知识点总结 注意：本章所有用到的温度指热力学温度，国际单位开尔文。 T=273.15+t 物态方程 A N PV NkT P kT nkT V m PV NkT PV vN kT vRT RT M =→= =' =→===（常用） 一、 压强公式 11()33 P mn mn = =ρρ=22v v 二、 自由度 *单原子分子： 平均能量=平均平动动能=(3/2)kT *刚性双原子分子： 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=325222 kT kT kT += *刚性多原子分子： 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=3 332 2 kT kT kT += 能量均分定理：能量按自由度均等分布，每个自由度的能量为(1/2)kT 所以，每个气体分子的平均能量为2 k i kT ε= 气体的内能为k E N =ε 1 mol 气体的内能22 k A i i E N N kT RT =ε== 四、三种速率 p = ≈v = ≈v = ≈ 三、 平均自由程和平均碰撞次数 平均碰撞次数：2Z d n =v 平均自由程： z λ= =v 根据物态方程：p p nkT n kT =?= 平均自由程： z λ==v 练习一 1．关于温度的意义，有下列几种说法： （1）气体的温度是分子平均平动动能的量度。（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义。 （3）温度的高低反映物质内部分子热运动剧烈程度的不同。 （4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。（错） 解：温度是个统计量，对个别分子说它有多少温度是没有意义的。 3．若室内升起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了： 解：PV NkT = 211227315 0.9627327N T N T +===+ 1210.04N N N N ?=-= 则此时室内的分子数减少了4%. 4. 两容器内分别盛有氢气和氦气，若他们的温度和质量分别相等，则：（A ） （A ）两种气体分子的平均平动动能相等。 （B ）两种气体分子的平均动能相等。 （C ）两种气体分子的平均速率相等。 （D ）两种气体的内能相等。 任何气体分子的平均平动动能都是(3/2)kT ，刚性双原子分子： 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=3 252 2 2 kT kT kT += 第一章分子动理论与内能 第一节分子动理论 学习目标 1?知道物体是由大量分子组成的。 2?知道分子在永不停息地做无规则的运动。 3?知道分子之间存在相互作用的引力与斥力。 4?经历观察实验的过程，应用分子动理论解释某些生活、生产以及自然现象中的实例。课刖学习 尝试学习（看书P2 —P5完成） 1?物体是由大量__________ 组成的。一般分子的直径大约是___________ 。 2?分子在 _______________________________________ 运动。并举例说明_________________ 3?分子之间存在 ______________________________ 。 课堂学习 1?物体是由大量分子组成的。 阅读本节第一、二自然段可知，物体是由大量___________ 组成的，如果把分子看成球形，分子的直径是m 来量度的，所以分子体积非常___________ ，数目非常 2?分子在永不停息地做无规则运动。 将一束鲜花插入花瓶，整个屋内都能闻到花香，这是因为从鲜花中散发出的具有香 味的物质分子______________________________ 。 补充实验：二氧化氮的扩散现象，仔细观察教师的演示（右图所示），密 度比空气大的红棕色二氧化氮气体能运动到上面盛空气的瓶子内，使其它变 成______ 色，而下面瓶中气体的颜色变_________ （填“深”或“浅”）,最后两 瓶的颜色变得___________ 。分析现象，说明气体分子在______________________ 。像这样，由于分子运动, 某种物质的现象叫扩散。扩散现象说明了__________________________ 。 阅读P s第三自然段，结合图1-1-7，讨论，交流。 液体，固体分子间都会发生_________________ 现象，但要慢得多，表明一切物体分子都在不停地 做________________ 。 [及时练习1] 1?走到泸州国窖广场就能闻到酒香味，这是因为__________________________ 2?将一滴红黑水滴入清水中，一会儿后，整杯水都会变____________ ，这一现象叫________ ，说明液体分子在作______________________ 运动。 3.分子之间存在着相互作用力。 提出问题：分子在不停地运动，为什么液体和固体有一定的体积呢？ 猜想：______________________________________________ 。 合作探究： ①做图1-1-8实验，两段熔丝是否会分开？________ ，说明了分子之间有_________ 。 ②做图1-1-9实验，看看能否将水压缩？________ ，说明了分子之间有_______ 力。 通过以上实验：说明分子间既有_______ 力又有—力，当分子间相距为某一距离r时，引力=斥力，当分子间的距离小变小时，表现为 _____ 力，当分子间距离变大时、表现为______ 力，当分子间距离非常大时，分子间的作用力可以忽略。 图7-3 第七章气体动理论 选择题 1. (基础训练2) : C ］两瓶不同种类的理想气体，它们的温度 和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数 n ,单位体 (A) n 不同，(E K /V)不同, (B) n 不同，(E K /V)不同, (C) n 相同，(E K /V)相同, (D) n 相同，(E K /V)相同, 【解】:T p nkT ，由题意, E “討 3 T 电亠 n-kT V V 2 不同. 相同. 不同. 相同. T , p 相同二n 相同; ，而n ,T 均相同???导相同 2. (基础训练6) : C ］设V 代表气体分子运动的平均速率，v p 代 表气 体分子运动的最概然速率，(V 2)1/2 代表气体分子运动的方均根速 率.处于平衡状态下理想气体，三种速率关系为 (A) (V 2) 1/2 v V p (B) V V p ￡)1/2 (C) v p v (J)1/2 (D)v p v (V 2) 1/2 3. (基础训练7) : B ］设图7-3所示的两条曲线分别表示在相 同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令 v P O 和v P H 分别表示氧气和氢气的最概然速 率，则 (A)图中a 表示氧气分子的速率分布曲线; 积内的气体分子的总平动动能 为： (E K /V),单位体积内气体的质量 的关系 由pv 晋RT 得 pM RT ， T 不同种类气体 M 不同二 不同 算术平均速率：v 方均根速率：'、v 2 【解】：最概然速 vf(v)dv v 2f(v)dv v p O2/ v p H2 = 4. (B)图中a表示氧气分子的速率分布曲线；v p °? / v p H=1/4. (C)图中b表示氧气分子的速率分布曲线；v p °? / v p H=1/4. (D)图中b表示氧气分子的速率分布曲线；V p°2/v p H=4. 【解】理想气体分子的最概然速率v p J2RT，同一温度下摩尔质量 p V M 越大的v p越小，又由氧气的摩尔质量M 32 10 3(kg/mol)，氢气的摩 尔质量M 2 10 3(kg/mol)，可得V p ° / V p H= 1/4。故应该选(B)。 °2 H 2 4.(基础训练8) : C ]设某种气体的分子速率分布函数为f(v), 则速率分布在v 1~v 2区间内的分子的平均速率为 v2 v2 (A) vf (v)dv . (B) v vf (v)d v . v 1 v l v2 v2 v2 (C) v vf(v)dv/y f (v)dv . (D) v vf (v)dv / 0 f (v)dv . 【解】因为速率分布函数f(v)表示速率分布在v附近单位速率间隔内 的分子数占总分子数的百分率，所以2 Nvf (v)dv表示速率分布在v v 1 1~v 2区间内的分子的速率总和，而2 Nf (v)d v表示速率分布在v 1~v 2 区间内的分子数总和，因此2vf (v) dv / "2 f (v)dv表示速率分布在v 1~v v〔 v〔 2区间内的分子的平均速率。 5.(基础训练9) : B ] 一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当体积增大时，分子的平均碰撞频率Z和平均自由程一的变化情况是： (A) Z减小而—不变. (B) Z减小而—增大. (C) Z增大而一减小. (D) Z不变而—增大. 【解】：根据分子的平均碰撞频率Z 2 d2vn和平均自由程^1 2- —kT2，在温度不变的条件下，当体积增大时，分子数 .2 d n ■ 2 d P 密度n -减小，从而压强p nkT减小，平均自由程—增大，平均碰V 撞频率Z减小。 6.(自测提高3)[ B ]若室内生起炉子后温度从15C升高到27C, 而室九年级物理上 第一章 分子动理论与内能教案
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