新教材鲁科版高中物理选择性必修第三册全册各章节学案讲义(知识点考点汇总及配套习题)

鲁科版选择性必修第三册全册学案第1章分子动理论与气体实验定律...................................................................................... - 2 - 第1节分子动理论的基本观点.................................................................................. - 2 - 第2节科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小................................................ - 15 - 第3节气体分子速率分布的统计规律.................................................................... - 21 - 第4节科学探究：气体压强与体积的关系............................................................ - 27 - 第5节气体实验定律................................................................................................ - 35 - 理想气体状态方程........................................................................................................ - 47 - 章末复习总结................................................................................................................ - 53 - 第2章固体与液体 ............................................................................................................... - 60 - 第1节固体类型及微观结构.................................................................................... - 60 - 第2节表面张力和毛细现象...................................................................................... - 68 - 第3节材料及其应用.................................................................................................. - 68 - 章末复习总结................................................................................................................ - 78 - 第3章热力学定律 ............................................................................................................... - 81 - 第1节热力学第一定律.............................................................................................. - 81 - 第2节能量的转化与守恒.......................................................................................... - 81 - 第3节热力学第二定律.............................................................................................. - 91 - 第4节熵——系统无序程度的量度 .......................................................................... - 91 - 章末复习总结................................................................................................................ - 97 - 第4章原子结构 ................................................................................................................... - 99 - 第1节电子的发现与汤姆孙原子模型.................................................................... - 99 - 第2节原子的核式结构模型.................................................................................. - 107 - 第3节光谱与氢原子光谱...................................................................................... - 114 - 第4节玻尔原子模型.............................................................................................. - 120 - 章末复习总结.............................................................................................................. - 128 - 第5章原子核与核能.......................................................................................................... - 133 - 第1节认识原子核.................................................................................................. - 133 - 第2节原子核衰变及半衰期.................................................................................. - 143 - 第3节核力与核能.................................................................................................. - 154 - 第4节核裂变和核聚变.......................................................................................... - 162 - 第5节核能的利用与环境保护.............................................................................. - 162 - 章末复习总结.............................................................................................................. - 174 - 第6章波粒二象性 ............................................................................................................. - 179 - 第1节光电效应及其解释...................................................................................... - 179 - 第2节实物粒子的波粒二象性.............................................................................. - 189 - 章末复习总结.............................................................................................................. - 195 -第1章分子动理论与气体实验定律第1节分子动理论的基本观点学习目标：1.[物理观念]认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据． 2.[科学思维]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． 3.[科学思维]掌握分子间相互作用力的特点及变化规律． 4.[物理观念]知道分子的动能、平均动能，理解温度是分子平均动能的标志． 5.[物理观念]知道分子势能跟物体的体积有关，了解分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律． 6.[科学思维]理解内能的概念，了解物体的内能与哪些宏观量有关，知道改变物体内能的两种方式．一、物体由大量分子组成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．阿伏伽德罗常数(1)定义：1 mol任何物质含有粒子的数目都相同，为常数．这个常数叫作阿伏伽德罗常数，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．二、分子永不停息地做无规则运动1．扩散现象(1)定义：不同的物质相互接触而彼此进入对方的现象．(2)普遍性：气体、液体和固体都能发生扩散现象．(3)规律：温度越高，扩散越快．(4)意义：扩散现象表明分子在永不停息地运动，温度越高，分子的运动越剧烈．2．布朗运动(1)定义：悬浮在液体中的微粒所做的永不停息地无规则运动．(2)产生原因：微粒在液体中受到液体分子的撞击不平衡引起的．(3)影响布朗运动的因素①颗粒大小：颗粒越小，布朗运动越明显．②温度高低：温度越高，布朗运动越剧烈．(4)意义：反映了液体分子在永不停息地做无规则运动．3．热运动(1)定义：分子的无规则运动．(2)影响因素：温度越高，分子的无规则运动越剧烈．三、分子间存在着相互作用力1．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分子引力和斥力的合力．2．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，但斥力比引力随间距变化得快．四、物体的内能1．温度与分子平均动能(1)分子动能：分子由于做热运动所具有的动能．(2)平均动能：大量分子动能的平均值．(3)温度与平均动能的关系①温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小．②分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成正比．③温度的微观本质：温度是物体内分子热运动平均动能的标志．2．分子势能(1)定义：由于分子间存在分子力，分子具有的由分子间的相对位置决定的势能．(2)分子势能的决定因素宏观上：与物体的体积有关．微观上：与分子间的距离有关．①若r＞r0，当r增大时，分子势能增加．②若r＜r0，当r减小时，分子势能增加．③若r＝r0，分子势能最小．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)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．(×)(2)布朗运动的剧烈程度跟温度有关，布朗运动也叫热运动．(×)(3)当物体被压缩时，分子间的引力增大，斥力减小．(×)(4)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大．(×)(5)当r＝r0时，分子势能最小为0．(×)2．(多选)如图是某液体中布朗运动的示意图(每隔30 s记录一次微粒的位置)，关于布朗运动的特点，下列说法正确的是( )A．图中记录的是微粒无规则运动的情况B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C．微粒越大，布朗运动越明显D．反映了液体分子运动的无规则性AD[布朗运动不是固体分子的无规则运动，而是大量液体分子做无规则运动时与悬浮在液体中的小颗粒发生碰撞，从而使小颗粒做无规则运动，即布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，温度越高，分子运动越激烈，布朗运动也越明显，A正确；微粒越小，某一瞬间与它碰撞的分子越少，撞击作用的不平衡也表现得越明显，布朗运动越显著，C错误；图中每个拐点记录的是微粒每隔30 s的位置，而在30 s内微粒做的也是无规则运动，而不是直线运动，B 错误；布朗运动反映了液体分子在永不停息的做无规则运动，D正确．]3．(多选)设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法正确的是( )A．r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B．r＝r0时，动能最大，势能最小C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．r>r0时，分子势能是负值ABC[当两个分子从远处开始靠近的过程中，r＞r0时两者之间是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项正确；当r＜r0时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理可知，分子动能减小，故C项正确；由上两种情况分析可知，当r＝r0时，分子的动能最大，分子势能最小，故B项正确；因没有说明分子零势能的位置，故分子势能正、负不好确定，故D项错误．]物体由大量分子组成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！我们可以通过什么途径观察分子的大小呢？提示：用电子显微镜观察．1．两种分子模型(1)球形分子模型：对于固体和液体，其分子间距离比较小，在估算分子大小及分子的个数时，可以认为分子是紧密排列的，分子间的距离近似等于分子的直径，如图所示．球形分子模型其分子直径d ＝36V 0π． (2)立方体分子模型：对于气体，其分子间距离比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时可把分子平均占据的空间视为立方体，立方体的边长即为分子间的平均距离，如图所示．立方体分子模型其分子间的距离d ＝3V 0．2．阿伏伽德罗常数的应用(1)一个分子的质量m ＝M N A ＝ρV N A． (2)一个分子的体积V 0＝V N A ＝M ρN A(对固体和液体)． (3)单位质量中所含分子数n ＝N AM ．(4)单位体积中所含分子数n ＝N A V ＝ρN A M ． (5)气体分子间的平均距离d ＝3V 0＝3V N A．(6)固体、液体分子直径d ＝36V 0π＝36V πN A． 【例1】 (多选)若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏伽德罗常数，m 、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式中表示正确的是( )A ．N A ＝VρmB ．ρ＝μN A ΔC ．m ＝μN AD ．Δ＝V N AAC [N A ＝ρV m ，A 对；N A ＝μm ，所以m ＝μN A，C 对；而对于气体分子来说，由于其两个相邻分子间距离太大，VN A 求出的是一个气体分子占据的空间，而不是单个气体分子的体积(其体积远小于该值)，D 错；由于V ≠N A Δ，故ρ＝μV ≠μN A Δ，故B 错．](1)求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路(2)V 0＝V N A 对固体、液体指分子体积，对气体则指平均每个分子所占据空间的体积，即无法求解气体分子的大小．[跟进训练]1．很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN 3)爆炸产生气体(假设都是N 2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V ＝56 L ，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m 3，已知氮气摩尔质量M ＝0.028 kg/mol ，阿伏伽德罗常数N A ＝6×1023 mol －1．试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N ；(2)囊中氮气分子间的平均距离．(结果保留1位有效数字)[解析] (1)设N 2的物质的量为n ，则n ＝ρV M ， 氮气的分子总数N ＝ρV MN A ， 代入数据得N ＝3×1024个．(2)每个分子所占的空间为V 0＝VN，设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a ＝3 V0＝3VN，代入数据得a≈3×10－9 m．[答案](1)3×1024个(2)3×10－9 m分子永不停息地做无规则运动(1)在一锅水中撒一点胡椒粉，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，这种说法对吗？(2)布朗运动的剧烈程度与温度有关，布朗运动可以叫热运动吗？提示：(1)不对．首先，胡椒粉不是布朗微粒，做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的；其次，水中的胡椒粉在翻滚，这是由于水的对流引起的，并不是水分子撞击的结果．(2)分子永不停息地无规则运动才叫热运动，而布朗运动是悬浮小颗粒的运动．(1)布朗运动的无规则性．悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的．(2)微粒越小，布朗运动越明显．悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，它来自各方向的冲击力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显．(3)温度越高，布朗运动越剧烈．温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，微粒越不易平衡，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈．2．布朗运动与扩散现象的比较扩散现象布朗运动不同点(1)两种不同物质相互接触而彼此进入对方的现象，没有受到外力作用(2)扩散快慢，除与温度有关外，还与物体的密度、溶液的浓度有关(3)由于固体、液体、气体在任何状态下都能发生扩散，从而证明任何物体的分子不论在什么状态下都在永不停息地做无规则运动(1)布朗运动指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，而不是分子的无规则运动，并且是在周围液体分子无规则运动的撞击下运动的(2)布朗运动的剧烈程度除与液体的温度有关，还与微粒的大小有关相同点(1)布朗运动和扩散现象都随温度的升高而表现得更明显(2)它们产生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做无规则运动引起的，因而都能证明分子在做永不停息地无规则运动这一事实布朗运动热运动区别运动对象是悬浮颗粒，颗粒越小，布朗运动越明显运动对象是分子，任何物体的分子都做无规则运动相同点(1)无规则运动(2)永不停息(3)与温度有关联系周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是热运动的宏观表现A．上图记录的是分子无规则运动的情况B．上图记录的是微粒做布朗运动的轨迹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D[图中记录的微粒每隔一定时间的位置，并不是微粒做布朗运动的轨迹，更不是分子运动的轨迹，故A、B错误；微粒越大，表面积越大，同一时刻撞击微粒的液体分子越多，冲力越平衡，合力越小，布朗运动越不明显，故C错误；实验中，温度越高，液体分子运动越激烈，使得布朗运动也越明显，故D正确．]布朗运动中的“颗粒”(1)布朗运动的研究对象是悬浮小颗粒，而不是分子，属于宏观物体的运动．(2)布朗小颗粒中含有大量的分子，它们也在做永不停息的无规则运动．(3)液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍．(4)导致布朗运动的本质原因是液体分子的无规则运动．[跟进训练]2．(多选)有关研究人员认为：“目前，新型冠状病毒主要的传播途径还是以大的呼吸道飞沫的形式出现……而不是小气溶胶悬浮颗粒，幸运的是，飞沫的重量足够大，它们不会飞很远，而是在飞行几英尺后从空中落下．”一般的工作生活条件下，只要我们正确佩戴好口罩，做好防护措施，就不会被感染．下列有关飞沫和气溶胶在空气中的运动的说法，正确的是( )A．气溶胶悬浮在空气中的运动是布朗运动B．飞沫在空气中的运动是布朗运动C．温度越高，气溶胶在空气中的运动越剧烈D．温度越高，飞沫在空气中的运动越剧烈AC[气溶胶是固体小颗粒悬浮在空气中，受到气体分子撞击不均匀造成的小颗粒的运动，它不是空气分子的运动，但可以反映空气分子的运动，是布朗运动，故A正确；飞沫重量大，布朗运动是固体小颗粒的运动，飞沫不是固体小颗粒，故其运动不能看成是布朗运动，故B错误；温度越高，布朗运动越剧烈，故气溶胶在空气中的运动越剧烈，故C正确；飞沫运动不是分子运动，与分子热运动无关，所以温度越高，飞沫在空气中的运动不一定越剧烈，故D错误。