高二物理課堂學(xué)習(xí)點(diǎn)撥

1、-02高二物理課堂學(xué)習(xí)點(diǎn)撥主題：分子動(dòng)理論一、物體是由大量分子組成的一、實(shí)驗(yàn)：油膜法測(cè)分子直徑單分子油膜法是粗略地說明分子大小的一種方法。原理：一滴油酸在水面上盡可能散開，在水面上形成單分子油膜，其特征是單層、球形、無空隙緊密排布，如圖所示，其厚度d 即表示分子直接的大小。計(jì)算：d=V/S。V表示一滴油的體積，S為一滴油酸在水面上散開的面積。測(cè)量方法：1.算出這一滴油酸的體積V。例：將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。取50滴這樣的溶液正好是1cm3，則1滴這樣的溶液中含有油酸的體積是。（當(dāng)這一滴溶液滴在水面上時(shí)，酒精揮發(fā)掉，剩下的即為純油酸）2.算出這一滴油酸在水面上散

2、開的面積S。在水面上均勻撒上痱子粉，將這一油酸滴在水面上，會(huì)把痱子粉排開，形成一個(gè)輪廓。用制好的透明方格膠片蓋在水面上，畫出輪廓，數(shù)出對(duì)應(yīng)的方格數(shù)，即可算出油膜的面積。二、分子的大小用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級(jí)都是10-10m。例如水分子直徑是410-10m，氫分子直徑是2.310-10m。三、阿伏伽德羅常數(shù)1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)）都相同，此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常數(shù)，NA=6.021023個(gè)/mol。例如：水的摩爾體積是1.810-5m3/mol，每個(gè)水分子的直徑是4.010-10m，體積約為3.010-29m3。設(shè)想水分

3、子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，可算出1mol水中所含的水分子數(shù)。分子的質(zhì)量 = 摩爾質(zhì)量 / 阿伏加德羅常數(shù)例如：水分子的質(zhì)量分子的體積 = 摩爾體積 / 阿伏加德羅常數(shù)二、分子的熱運(yùn)動(dòng)一、擴(kuò)散現(xiàn)象1不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。擴(kuò)散現(xiàn)象可發(fā)生在氣體、液體和固體之間。2擴(kuò)散現(xiàn)象直接說明了組成物體的分子總是不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。同時(shí)也說明了分子間有間隙。二、布朗運(yùn)動(dòng)1懸浮在液體中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。2產(chǎn)生的原因：大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，對(duì)懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡。3布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮于液體中微粒的無規(guī)

4、則運(yùn)動(dòng)，不是分子的運(yùn)動(dòng)。它間接反映了液體分子在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。4溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯。表明溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈。【拓展】為什么隨著溫度的升高微粒的布朗運(yùn)動(dòng)越加激烈？【解析】溫度升高，液體分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，對(duì)微粒的碰撞次數(shù)將增加，而且每次撞擊作用將增強(qiáng)，使得微粒受到來自各方向的液體分子的撞擊作用的不平衡現(xiàn)象加劇，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。三、分子的熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都表明分子在永不停息地作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，而且溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)就越激烈。物體的溫度高低是與內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度直接相關(guān)的。物理學(xué)中把物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為熱運(yùn)動(dòng)。【拓展】從較暗的房間

5、里觀察到入射陽光的細(xì)光束中有懸浮在空氣里的塵埃微粒在左右上下游動(dòng)，塵埃微粒的運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)嗎？為什么？1從微粒運(yùn)動(dòng)的原因看。布朗運(yùn)動(dòng)的微粒是由于受到周圍作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的液體分子的撞擊，且來自各個(gè)方向撞擊的不均衡而引起的。陽光中的塵埃微粒的運(yùn)動(dòng)是由于受到空氣氣流的沖擊形成的（氣流運(yùn)動(dòng)不是空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)）。 2從觀察方式看。布朗微粒是很小的，需要在顯微鏡里觀看，塵埃粒子在陽光下肉眼就可見了，這樣大的顆粒，就是受到周圍作無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的空氣分子的撞擊，也無法呈現(xiàn)出布朗運(yùn)動(dòng)來的。 3從觀察到的情景看。布朗運(yùn)動(dòng)的微粒是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的，隨著周圍分子撞擊次數(shù)的變化，微粒會(huì)很快地改變運(yùn)動(dòng)方向。而在陽光下的塵

6、埃粒子的運(yùn)動(dòng)是隨氣流一起運(yùn)動(dòng)的，方向改變要緩慢得多，且由于塵埃受重力作用，總趨勢(shì)是向下的。三、分子間的作用力1、分子間存在相互作用的引力（如：壓緊的鉛塊結(jié)合在一起，它們不易被拉開）。2、分子間存在相互作用的斥力（如：固體和液體很難被壓縮）。3、分子間的引力和斥力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)的分子力是分子引力和斥力的合力。注意：壓縮氣體也需要力，不說明分子間存在斥力作用。壓縮氣體時(shí)需要的力用于反抗大量氣體分子頻繁撞擊容器壁（活塞）時(shí)對(duì)容器壁（活塞）產(chǎn)生的壓力4、分子間相互作用力是由原子內(nèi)帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子相互作用引起的。5、圖示分析：圖1：當(dāng)r=r0時(shí)，F(xiàn)引=F斥，分子處于平衡位置。其中r0為分

7、子直徑，約為10-10m。圖2：當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引r0時(shí)，F(xiàn)引F斥，對(duì)外表現(xiàn)的分子力F為引力。圖4：當(dāng)r10r0時(shí)，分子力F=0。四、溫度和溫標(biāo)一、平衡態(tài)與狀態(tài)參量1、物理學(xué)中，把所研究的對(duì)象稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外的周圍物體稱之為外界或環(huán)境，系統(tǒng)與外界之間往往存在相互作用。2、描述物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量叫做狀態(tài)參量。物理學(xué)中，為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)，用體積V描述它的幾何性質(zhì)，用壓強(qiáng)P描述力學(xué)性質(zhì)用溫度T描述熱學(xué)性質(zhì)等等。V、P、T即為系統(tǒng)的狀態(tài)參量。3、系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化時(shí)的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。一個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定。熱學(xué)系

8、統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種動(dòng)態(tài)的平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡性質(zhì)充分說明熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。二、熱平衡與溫度1、熱平衡：兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)參量不發(fā)生變化，它們具有了某個(gè)“共同性質(zhì)”，我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)。2、熱平衡定律（熱力學(xué)第零定律）：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。3、溫度：兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)“共同性質(zhì)”，我們就把表征這一“共同性質(zhì)”的物理量定義為溫度。溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量，它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”。這就是常用溫度計(jì)能夠用來測(cè)量溫度的基本原理。

9、系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同，若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存在著熱交換。三、溫度計(jì)與溫標(biāo)1、定量描述溫度的方法叫做溫標(biāo) 溫標(biāo)的建立包含三個(gè)要素：測(cè)溫物質(zhì)；規(guī)定測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量關(guān)系；確定固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法2、熱力學(xué)溫度：熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，是國際單位制中七個(gè)基本物理量之一。 符號(hào)：T，單位：開爾文，簡(jiǎn)稱：開，符號(hào)：K3、熱力學(xué)溫標(biāo)與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系：Tt+273.15 K 4、說明：是攝氏溫度，但不是國際制單位。溫度的國際制單位是開爾文，符號(hào)為K在相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文。物體溫度變化l與變化l K的變化量

10、是等同的，但ll K。五、內(nèi)能一、分子動(dòng)能1、分子動(dòng)能：組成物體的分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能 2、平均動(dòng)能：物體里所有分子動(dòng)能的平均值。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。3、溫度反映的是大量分子平均動(dòng)能的大小，不能反映個(gè)別分子的動(dòng)能大小，同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同4、溫度的宏觀含義：表示物體的冷熱程度溫度的微觀含義（分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)）：是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，平均動(dòng)能越大。5、分子的平均動(dòng)能與物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無關(guān)。二、分子勢(shì)能1、分子勢(shì)能：由于分子間存在相互作用力，并由它們的相對(duì)位置決定的能。2、分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減少；分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增加3、決定分子勢(shì)能的因素宏觀：

11、分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)微觀：分子勢(shì)能跟分子間距離有關(guān)4、一般選取兩分子間距離很大（r10r0）時(shí)，分子勢(shì)能為零rr0，分子力為引力，兩分子逐漸靠近至r0，分子力做正功，分子勢(shì)能減小rr0，分子力為斥力，兩分子間距增大至r0，分子力做正功，分子勢(shì)能減小rr0，分子勢(shì)能最小5、rr0，分子勢(shì)能隨r增大而增大，與彈簧拉伸相似；rr0，分子勢(shì)能隨r減小而增大，與彈簧壓縮相似；r=r0分子勢(shì)能最小。三、內(nèi)能1、物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。2、內(nèi)能和物體的溫度和體積有關(guān)，還和物體所含的分子數(shù)及物態(tài)有關(guān)。3、任何物體都具有內(nèi)能。因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相

12、互作用著的分子所組成。四、內(nèi)能和機(jī)械能內(nèi)能是由大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子的相對(duì)位置所決定的能，內(nèi)能中的動(dòng)能和勢(shì)能是物體內(nèi)分子的全部動(dòng)能和勢(shì)能。機(jī)械能是物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體形變所決定的能，機(jī)械能中的動(dòng)能和勢(shì)能為物體的動(dòng)能和勢(shì)能。機(jī)械能可以為零；內(nèi)能不為零。一個(gè)具有機(jī)械能的物體，同時(shí)也具有內(nèi)能；一個(gè)具有內(nèi)能的物體不一定具有機(jī)械能。但內(nèi)能和機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化。六、習(xí)題解析例題1若已知阿伏伽德羅常數(shù)NA、物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M、摩爾體積Vmol，則可以計(jì)算出（ ABD ）A固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量B液體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量C氣體分子的大小和質(zhì)量D氣體分子的質(zhì)量和分子間的平均距離【解析】每個(gè)分子的質(zhì)量為M / NA。

13、對(duì)于固體和液體，其分子間距較小，可近似認(rèn)為分子是緊密地排列在一起的，則每個(gè)分子的體積為Vmol / NA。對(duì)氣體而言，分子間的距離很大，用Vmol / NA只能表示每個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間，而不能表示氣體分子的體積。將分子簡(jiǎn)化為立方體模型，則表示固體和液體分子的直徑（大?。?，對(duì)氣體分子就是分子間的平均距離了。例題2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫氣分子間的距離為多大？【解析】氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，摩爾體積Vmol=22.4L/mol=22.410-3 m3/mol，則每個(gè)氫分子所占據(jù)的空間V0=Vmol/NA=22.410-3/6.021023=3.7210-26m3。把這個(gè)空間看出是立方體模型，則邊長等于相鄰

14、兩立方體的中心間距，即兩個(gè)氫氣分子的距離，。【點(diǎn)評(píng)】從計(jì)算的氫氣分子間距的數(shù)量級(jí)看，比分子直徑（10-10m）大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，氣體分子本身體積可不考慮。同時(shí)，分子間存在著相互的引力和斥力，當(dāng)分子間距r=10r0=109m時(shí)，分子間的作用力等于零，因此，氣體分子間的作用力可不考慮。這也說明在壓縮氣體有時(shí)需要較大的力，并不是因?yàn)闅怏w分子間的斥力，而是用這個(gè)力來克服大量氣體分子頻繁撞擊容器壁產(chǎn)生的壓力。 例題3關(guān)于分子間相互作用力的以下說法正確的是（ D ）A分子間同時(shí)存在著引力和斥力，分子間斥力實(shí)質(zhì)為電荷之間的庫侖力，分子間引力實(shí)質(zhì)為萬有引力B當(dāng)分子間距離rr0時(shí)，分子間的分子力為零，此時(shí)分子

15、間沒有相互作用力C當(dāng)rr0時(shí)，r增大，分子間斥力、引力都增大，但斥力增加更快，故分子間作用力體現(xiàn)為斥力D當(dāng)rr0時(shí)，r增大，分子間引力減小，斥力也減小，但斥力比引力減小得更快，故分子間作用力表現(xiàn)為引力，且分子力隨著分子間距r從r0的增大而先增大后減小直到為零【解析】從本質(zhì)上講，分子力屬于電荷之間的相互作用力，分子間的斥力主要是不同分子的原子核所帶的正電荷之間的庫侖斥力，而分子間的引力則是不同分子的原子核所帶的正電荷與電子所帶的負(fù)電荷之間的庫侖引力。與這兩種電荷之間的相互作用力相比，分子之間的萬有引力的影響可以忽略。無論是分子間的引力還是斥力都隨著分子間距離的減小而增大，隨著分子間距離的增大而減

16、小，只不過斥力比引力變化得快。由于分子力指的是分子間引力和斥力的矢量和，因而，當(dāng)rr0時(shí)，只是引力和斥力的矢量和為零(引力與斥力大小相等、方向相反)，此時(shí)分子間的引力和斥力均不為零。當(dāng)分子間距離r10 r0 (即可認(rèn)為此時(shí)r)時(shí)，分子間的引力、斥力均趨近于零，這時(shí)才能說分子間無相互作用力。例題4下列說法正確的是（ D ）A分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B物體內(nèi)分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大D物體的動(dòng)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加【解析】內(nèi)能是指物體的，一個(gè)分子無內(nèi)能可言，A錯(cuò)；物體的分子勢(shì)能由分子間距離決定，宏觀上反映為由物體的體積決定，B錯(cuò)；物體的內(nèi)能與物體做宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，C錯(cuò)；物體的溫度由分子的平均動(dòng)能決定，與物體宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無關(guān)，D對(duì)。例題51 g 100 的水與1 g 100 的水蒸氣相比較，下述說法中正確的是（ AD ）A分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同B分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同 C內(nèi)能相同D1 g 100 的水的內(nèi)能小于1 g 100 的水蒸氣的內(nèi)能【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又1 g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動(dòng)能相同，A正確。當(dāng)從100 的水變成100 的水蒸氣的過程中，分子距離變大，分子要克服分