新课改瘦专用高考物理一轮复习第十二章第1节分子动理论内能学案含解析

新课程标准核心知识提炼1.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。

10.了解自然界中存在多种形式的能量。

知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。

11.知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一，人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源。

12.知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯。

13.收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学·技术·社会·环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。

分子动理论扩散现象布朗运动分子运动速率的统计分布规律固体的微观结构晶体和非晶体液晶的性质和应用液体的表面张力现象气体实验定律理想气体模型热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律能量转化的方向性合理使用能源的重要性实验：用油膜法估测分子的大小实验：探究气体压强与体积的关系新课改瘦专用高考物理一轮复习第十二章第1节分子动理论内能学案含解析第1节分子动理论内能一、分子动理论的基本内容1．物体是由大量分子组成的(1)分子很小：直径数量级为10－10 m。

(2)分子数目特别大：阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1。

2．分子热运动(1)扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快。

(2)布朗运动：①永不停息、无规则运动；②颗粒越小，运动越明显；③温度越高，运动越剧烈；④运动轨迹无法确定，只能记录每隔一段时间微粒的位置，并用位置连线研究布朗运动。

(3)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，通常称作热运动。

3．分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。

实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。

(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而增大；随分子间距离的增大而减小；斥力比引力变化快。

(3)F­r图像(r0的数量级为10－10 m)。

r＝r0F引＝F斥F＝0r＜r0F引＜F斥F为斥力r＞r0F引＞F斥F为引力r＞10r0F引＝F斥＝0F＝0二、温度和物体的内能1．温度两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2．两种温标摄氏温标和热力学温标。

关系：T＝t＋273.15_K。

3．分子的动能和平均动能(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。

4．分子的势能(1)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，即分子势能。

(2)分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于体积和状态。

5．物体的内能(1)等于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)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。

[深化理解]1．与化学中的“分子”不一样，热学研究组成物体的微粒的运动规律和统计规律，把化学中的原子、分子或离子统称为分子。

2．扩散现象的本质是分子的运动，固、液、气三态均可发生扩散现象，它直接证明了组成物体的分子在不停地做无规则运动；布朗运动的主体不是分子，而是液体或气体中的悬浮颗粒，它间接证明了分子的无规则运动。

3．两分子间距为r0时分子力为零，分子势能最低，但不是零，而是负值，因为一般认为分子间距为无穷远(r＞10r0)时，分子势能为零。

4．温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同。

5．与机械运动相对应的能量称为机械能；与热运动相对应的能量称为内能。

宏观上内能由物质的量、温度和体积决定。

[基础自测]一、判断题(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。

(×)二、选择题1．根据分子动理论，下列说法正确的是( )A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动C．分子间的相互作用力一定随分子间距离的增大而减小D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大解析：选D 由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误；显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，是布朗运动，它是分子无规则运动的体现，但不是分子的运动，故B错误；若分子间距离从平衡位置开始增大，则引力与斥力的合力先增大后减小，故C错误；若分子间距是从小于平衡距离开始变化，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故D正确。

2．[教科版选修3－3 P39T2改编]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．温度高的系统比温度低的系统的内能大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．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解析：选A 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；系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，B错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误；做功和热传递都可以改变系统的内能，D错误。

高考对本节内容的考查，主要集中在微观量估算的“两种建模方法”、扩散现象、布朗运动与分子热运动以及分子动能、分子势能和内能，通常以选择题或填空题的形式呈现，难度一般。

考点一微观量估算的“两种建模方法”[基础自修类][题点全练]1．[气体分子的估算](多选)(2016·上海高考)某气体的摩尔质量为M ，分子质量为m 。

若1摩尔该气体的体积为V m ，密度为ρ，则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为N A )( )A.N AV mB.M mV mC.ρN AMD.ρN Am解析：选ABC 1摩尔该气体的体积为V m ，则单位体积分子数为n ＝N A V m，气体的摩尔质量为M ，分子质量为m ，则1 mol 气体的分子数为N A ＝Mm ，可得n ＝MmV m，气体的密度为ρ，则1摩尔该气体的体积V m ＝M ρ，则有n ＝ρN AM，故D 错误，A 、B 、C 正确。

2．[液体分子的估算]空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。

某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V ＝1.0×103cm 3。

已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3、摩尔质量M ＝1.8×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1。

试求：(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N ； (2)一个水分子的直径d 。

解析：(1)水的摩尔体积为V mol ＝M ρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol ＝1.8×10－5 m 3/mol ，水分子数：N ＝VN A V mol ＝1.0×103×10－6×6.0×10231.8×10－5个≈3×1025 个。

(2)建立水分子的球体模型有V mol N A ＝16πd 3，可得水分子直径：d ＝36V molπN A＝36×1.8×10－53.14×6.0×1023 m ≈4×10－10m 。

答案：(1)3×1025个 (2)4×10－10m[名师微点]1．求解分子直径时的两种模型(固体和液体) (1)把分子看成球形，d ＝ 36V 0π。

(2)把分子看成小立方体，d ＝3V 0。

[注意] 对于气体，利用d ＝3V 0算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。

2．宏观量与微观量的相互关系(1)微观量：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0等。

(2)宏观量：物体的体积V 、密度ρ、质量m 、摩尔质量M 、摩尔体积V mol 、物质的量n 等。

(3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV molN A。

②一个分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M ρN A(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)。

③物体所含的分子数：N ＝n ·N A ＝m M·N A ＝VV mol·N A 。

考点二 扩散现象、布朗运动与分子热运动[基础自修类][题点全练]1．[扩散现象的理解](多选)关于扩散现象，下列说法正确的是( ) 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解析：选ACD 扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A 正确。

扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B 错误，C 正确。

扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D 正确。

2．[布朗运动的理解]PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面。