人教版高中物理讲义189高考复习：知识讲解 分子动理论

1 物理总复习：分子动理论 编稿： 审稿： 【考纲要求】 1、知道分子动理论的基本观点和实验依据； 2、理解布朗运动与热运动的区别； 3、知道阿伏伽德罗常数，并能运用它作为联系宏观与微观的桥梁，进行相关微观量的估算； 4、知道温度、分子平均动能、分子势能和分子内能等概念。 【知识网络】

【考点梳理】 考点一、物质是由大量分子组成的 1、分子体积 分子体积很小，它的直径数量级是1010m。

油膜法测分子直径：VdS，V是油滴体积，S是水面上形成的单分子油膜的面积。 2、分子质量 分子质量很小，一般分子质量的数量级是2610kg。 3、阿伏伽德罗常数 1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值236.0210/ANmol。 要点诠释： 关于计算分子大小的两种物理模型： 1、对于固体和液体 对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分子体积为

0V，则分子直径：036Vd（球体模型），30dV （立方体模型）。

2、对于气体 对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子

之间的平均间距3dV。对于气体，分子间距离比较大，只能用立方体模型。 考点二、分子在永不停息地做无规则运动 要点诠释： 1、分子永不停息做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动。 扩散现象说明分子在不停地运动着的同时，还说明了分子之间有空隙。水和酒精混合后的体积小于原来总体积之和，就是分子之间有空隙的一个例证。 2

2、布朗运动 布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动。布朗运动不是分子本身的运动，但它间接地反映了液体（气体）分子的无规则运动。 3、实验中画出的布朗运动路线的折线，不是微粒运动的真实轨迹。 因为图中的每一段折线，是每隔30s时间观察到的微粒位置的连线，就是在这短短的30s内，小颗粒的运动也是极不规则的。 4、布朗运动产生的原因 大量液体分子（或气体）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（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。 5、影响布朗运动激烈程度的因素 固体微粒的大小和液体(或气体)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(或气体)的温度越高，固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不平衡性越强，布朗运动越激烈。 6、能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在610m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。 风天看到的灰砂尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动基本属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动。 考点三、分子间的相互作用力 要点诠释： 1、分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。 分子间的引力和斥力只与分子间距离(相对位置)有关，与分子的运动状态无关。 2、分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，随分子间的距离r的减小而增大，但斥力的变化比引力的变化快。 3、分子力F和距离r的关系 如图所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，横轴上方的虚线表示分子间斥力随r的变化图线，横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图线，实线为分子间引力和斥力的合力F（分子力）随r的变化图线。

（1）当0rr时，分子间引力和斥力相平衡，=FF引斥，分子处于平衡位置，其中0r为分子直径的数量级，约为1010m。 （2）当0

（3）当0>rr时，>FF引斥，对外表现的分子力F为引力。 （4）当0>10rr时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F为零（如气体分子间可认为作用力为零）。 分子动理论的基本内容： ①物体是由大量分子组成的 ②分子永不停息地做无规则运动 ③分子间存在着相互作用的引力和斥力 考点四、物体的内能 3

要点诠释： 1、温度和温标 （1）温度宏观上表示物体的冷热程度。从分子运动论的观点来看，温度标志着物体内部分子无规则热运动的激烈程度，温度越高，物体内部分子的热运动越激烈，分子的平均动能就越大。温度的高低是物体分子平均动能大小的宏观标志。 （2）温度的数值表示方法叫做温标。常用温标有两种：摄氏温标、热力学温标。

①热力学温度的零度叫做绝对零度，它是低温的极限，可以无限接近但不能达到。 ②热力学温度是国际单位制中七个物理量之一，因此它的单位属基本单位。 ③用热力学温标表示的温度和用摄氏温标表示的温度，虽然起点不同，但所表示温度的间隔是相同的, △T=△t。 ④温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。

2、分子动能、分子势能、内能的比较 见下表：

分子的动能 分子势能 物体的内能 定义 分子无规则运动（即热运动）的动能 由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 决定大小的因素 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 温度升高，分子热运动的平均动能就增大 分子势能（PE）随分子间距离（r）变化 物体内所有分子势能的总和跟物体的体积有关

物体的内能在宏观上与质量、温度、体积有关 当分子间作用力忽略不计时，就不具有分子势能。因此理想气体就不具有分子势能。一定质量理想气体的内能只由温度决定

备注 温度、内能等，只对大量分子才有意义，不能像研究机械运动那样，取单个分子或几个分子作为研究对象，应用以上物理量去描述它们，那样做也是没有意义的

3、分子势能跟分子间距离r有关 （1）一般选取两分子间距离很大（0>10rr）时，分子势能为零。分子势能PE跟分子间距离r关系如图所示：

（2）在0>rr的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至0r过程中，分子力做正功， 4

分子势能减小。 在0分子势能也减小。 当两分子间距离0rr时，分子势能最小。

考点五、用油膜法估测分子的大小 1、实验目的 （1）、了解本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验的注意事项； （2）、会正确测出一滴酒精油酸溶液中油酸的体积及形成油膜的面积； （3）、会计算分子的大小，正确处理实验数据。 2、实验器材 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘（边长约30～40cm）、注射器（或滴管）、玻璃板（或有机玻璃板）、彩笔、痱子粉（石膏粉）、坐标纸、容量瓶（500 mL） 3、实验原理 实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积为S，即可算出油酸

分子的大小，直径VdS。 4、实验步骤 （1）、用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。 （2）、配制酒精油酸溶液，取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样得到了500mL含1mL纯油酸的酒精油酸溶液。 (3)、用注射器或滴管将酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体

积NV时的滴数N。

（4）、根据0NVVN算出每滴酒精油酸溶液的体积0V。 （5）、向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 （6）、用注射器或滴管将酒精油酸溶液滴在水面上一滴，形成如图（1）所示的形状。 （7）、待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板（或有机玻璃板）放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上，如图（2）所示

（8）、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1cm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）。 5

（9）、根据酒精油酸溶液的配制比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，并代入公式VdS

算出油酸薄膜的厚度。 （10）、重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的直径大小。

5、数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容 实验次数 量筒内增加1mL溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积S 1 2

实验次数 一滴纯油酸的体积V 分子的大小（m） 平均值 1 2

利用公式VdS计算油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的直径大小。 6、误差分析 本实验误差主要来自三个方面： 1．酒精油酸溶液配制时体积比不准确。 2．测定每一滴酒精溶液时的体积出现误差。 3．计算油膜面积时采取数正方形个数的方法，不足半个的舍去，多于半个的算一个，存在误差。 【典型例题】 类型一、微观量的计算 阿伏伽德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量都十分小，从而说明物质是由大量分子组成的。阿伏伽德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。在此所指微观物

理量为：分子的体积0V、分子的直径d、分子的质量m。宏观物理量为：物质的体积V、摩

尔体积molV、物质的质量M、摩尔质量molM、物质的密度。

（1）计算分子质量：=molmolAAMVmNN

（2）计算分子的体积：0=molmolAAVMVNN （3）计算物质所含的分子数：===AAAmolmolmolMVMnNNNMVV 【高清课堂：分子动理论例2】 例1、只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离（ ） A．阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和质量