第十一章復(fù)習(xí)分子熱運(yùn)動(dòng)能量守恒綜合復(fù)習(xí)

1、第十一章復(fù)習(xí) 分子熱運(yùn)動(dòng) 能量守恒綜合復(fù)習(xí)【本章知識框架】【知識總結(jié)】學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)，應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)：1物質(zhì)是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子間存在著相互作用的引力和斥力(1)除一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，一般分子直徑的數(shù)量級為，分子質(zhì)量的數(shù)量級在左右，用油膜法可粗測分子的直徑()物理學(xué)中常用阿伏加德羅常數(shù)(一般取)，對微觀量進(jìn)行估算，首先要建立微觀模型對液體、固體來說，微觀模型是分子緊密排列，將物質(zhì)的摩爾體積分為個(gè)等分，每一等份就是一個(gè)分子，若把分子看作小立方體或球體，則每等份就是一個(gè)小立方體或一個(gè)小球可估算出分子的體積和分子的直徑氣體分子不是緊密排列的，所以上述微觀模型對氣

2、體不適用，但上述微觀模型可用來求氣體分子間的距離(應(yīng)說明氣體的實(shí)際狀態(tài))(2)分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，可以從擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)得到證實(shí)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，它是由包圍小微粒的液體分子無規(guī)則地撞擊小微粒而引起的且溫度越高、微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯(3)分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力的變化比引力的變化顯著，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力2物體的內(nèi)能是物體里所有分子的動(dòng)能和勢能的總和由物質(zhì)種類、物體質(zhì)量、溫度、物體的體積決定(1)溫度是物體分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體分子動(dòng)能的總和等于總分子數(shù)乘以

3、分子平均動(dòng)能(對個(gè)別分子講溫度無意義)(2)分子勢能與分子之間的距離有關(guān)，故整個(gè)物體的分子勢能跟物體的體積有關(guān)當(dāng)分子間距離小于時(shí)，隨分子間距離的減小，分子勢能增加當(dāng)分子間距離大于時(shí)，隨著分子間距離的增大，分子勢能也增大當(dāng)分子間距離等于時(shí)，分子勢能最小3做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩個(gè)過程，它們在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但它們的本質(zhì)不同：做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移理解時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)存在溫度差是發(fā)生熱傳遞的必要條件，熱量是物體熱傳迎過程中物體內(nèi)能的改變量，熱量與物體內(nèi)能多少、溫度的高低無關(guān)(2)機(jī)械能是描述物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量，而內(nèi)能是描述物體內(nèi)部狀

4、態(tài)的量兩者沒有直接關(guān)系，但可以相互轉(zhuǎn)化4熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式UWQ中，系統(tǒng)對外做功時(shí)，W取負(fù)值，外界對系統(tǒng)做功時(shí)，W取正值；系統(tǒng)放熱時(shí)，Q取負(fù)值，系統(tǒng)吸熱時(shí)，Q取正值若W與Q的代數(shù)和為正值，即U為正值，表示系統(tǒng)內(nèi)能增加；若W與Q的代數(shù)和為負(fù)值，即U為負(fù)值，表示系統(tǒng)內(nèi)能減少5能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界普遍遵循的規(guī)律，是人類認(rèn)識自然和改造自然的有力武器要注意能量利用和能源開發(fā)的新動(dòng)向總之，學(xué)習(xí)本章內(nèi)容應(yīng)掌握好三個(gè)要點(diǎn)，二個(gè)模型，一個(gè)橋梁三個(gè)要點(diǎn)：分子運(yùn)動(dòng)論的三要點(diǎn)二個(gè)模型：一是用油膜法估測分子大小及其數(shù)量時(shí)，將分子簡化為緊密排列的球形理想模型，二是用來比喻分子間相

5、互作用力的彈簧模型一個(gè)橋梁：阿伏加德羅常數(shù)是宏觀量與微觀量的橋梁【本章重點(diǎn)詳解】一、阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)公式集萃阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物理量的橋梁，所以涉及分子動(dòng)理論中有關(guān)分子大小的計(jì)算時(shí)，常常用到阿伏加德羅常數(shù)及其相關(guān)公式，高考也常在這個(gè)問題上設(shè)置題目，因此有必要把與阿伏加德羅常數(shù)有關(guān)的公式收集整理起來1公式集萃(1)(2)(3)(4)(5)(6)2各符號與物理量的對應(yīng)關(guān)系m：物質(zhì)質(zhì)量；M：摩爾質(zhì)量；：分子質(zhì)量；V：物質(zhì)體積；：摩爾體積；：分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間；：阿伏加德羅常數(shù)；n：物質(zhì)的量；N：分子總個(gè)數(shù)；：物質(zhì)的密度；d：分子直徑或氣體分子之間的平均距離3記憶思

6、路(1)是聯(lián)系宏觀和微觀的橋梁；(2)是聯(lián)系質(zhì)量和體積的紐帶；(3)是記憶的主線4應(yīng)用例析例 (1997上海模擬)已知銅的密度為，相對原子質(zhì)量為64，通過估算可知銅中的每個(gè)銅原子所占的體積為( )ABCD分析：銅的摩爾體積是：每個(gè)銅原子所占的體積為：所以，正確答案為B答案：B二、分子微觀量估算分子微觀量是指微觀領(lǐng)域內(nèi)不能直接測量的物理量，如分子的質(zhì)量、分子的體積和分子的個(gè)數(shù)等，利用阿伏加德羅常數(shù)可實(shí)現(xiàn)對分子微觀量的估算1估算分子的質(zhì)量例1 (1999河南檢測)水分子的質(zhì)量等于_kg已知阿伏加德羅常數(shù)為分析：由于任何一摩爾物質(zhì)中含有的分子(或原子)數(shù)均與阿伏加德羅常數(shù)相同，因此可取一摩爾的水來進(jìn)

7、行研究水的摩爾質(zhì)量，是個(gè)水分子的質(zhì)量故一個(gè)水分子的質(zhì)量2估算分子(或原子)的數(shù)目例2 (2001湖北測試)已知金剛石密度為，在一小塊體積是的金剛石內(nèi)含有多少個(gè)碳原子？分析：對于固體和液體而言，在估算分子(或原子)的大小時(shí)，可以忽略分子之間的間隙近似地認(rèn)為組成物質(zhì)的分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的根據(jù)這一理想化的微觀模型與阿伏加德羅常數(shù)，只要知道這一小塊金剛石的物質(zhì)的量就可求得它所含的碳原子數(shù)n碳的摩爾質(zhì)量，碳塊的質(zhì)量，故碳原子的個(gè)數(shù)為：(個(gè))3估算分子(或原子)的體積例3 (1997上海高考)已知銅的密度為，銅的相對原子質(zhì)量為64，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均約為，則銅塊中平均每個(gè)銅原子所占的空間體積為_分析：

8、由于1mol銅的質(zhì)量，銅的密度，則1mol銅的體積為，故每個(gè)銅原子所占的體積4估算分子(或原子)間的平均距離例4 (2002重慶測試)求質(zhì)量為2 g的氫在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氫氣分子間的平均距離分析：氣體分子間的距離很大，不能認(rèn)為氣體分子緊密地堆在一起，求解氣體分子的體積，只能根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)和某氣體的摩爾體積求出一個(gè)該氣體分子占據(jù)的空間體積，并求出分子間的平均距離由于氫的摩爾質(zhì)量，質(zhì)量m2g的氫氣的物質(zhì)的量為mM1mol，1mol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為，故氫分子間的平均距離為：5估算阿伏加德羅常數(shù)例5 (2000南京測試)由油滴實(shí)驗(yàn)測得油酸分子的直徑大小為已知油酸的密度為，油酸的摩爾質(zhì)量為試求阿伏

9、加德羅常數(shù)分析：設(shè)想油酸分子緊密排列，1mol油酸質(zhì)量為M，密度為，油酸分子直徑為d，把每個(gè)油酸分子當(dāng)作彈性小球，則其體積，1mol油酸體積VM，1mo1油酸所含的微粒數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為(個(gè))6估算分子(或原子)的直徑例6 (2001廣州仿真)已知銅的摩爾質(zhì)量為，密度為，阿伏加德羅常數(shù)為，試估算銅原子的直徑解析：分子(或原子)模型是把分子(或原子)當(dāng)作彈性小球并假定分子(或原子)是緊密無間隙地堆在一起只要知道一個(gè)分子(或原子)的體積，就可以用公式，求出它的直徑因?yàn)?mol銅所含銅原子數(shù)為個(gè)，銅的摩爾體積為VM，所以一個(gè)銅原子的體積為，故銅原子的直徑為：可見在尋找宏觀量與微觀量的聯(lián)系時(shí)常用到

10、下面三個(gè)關(guān)系式：一個(gè)分子的質(zhì)量；一個(gè)分子的體積；分子的個(gè)數(shù)，同學(xué)們只要掌握了這三個(gè)關(guān)系式，就能很好地求解分子微觀量的估算問題了三、摩擦力做功與內(nèi)能變化的關(guān)系1靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功(2)在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移(靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用)，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)換成其他形式的能(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對靜摩擦力所做的功的總和等于零2滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以對物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功(2)一對滑動(dòng)摩擦力做功的過程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化的

11、內(nèi)能的量值等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積即：(3)相互摩擦的系統(tǒng)中，對滑動(dòng)摩擦力所做的總功是負(fù)值，其絕對值恰等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積，即恰等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能例 (2000北京朝陽測試)一木塊靜止在光滑的水平面上，被水平方向飛來的子彈擊中，子彈進(jìn)入木塊的深度為2cm，木塊相對于桌面移動(dòng)了1cm，設(shè)木塊對子彈的阻力恒定，則產(chǎn)生的熱能和子彈損失的動(dòng)能之比為( )A11B23C12D13分析：子彈損失的動(dòng)能等于子彈克服阻力所做的功，子彈的位移為打入深度d和木塊移動(dòng)的距離L之和，有：產(chǎn)生的熱能為：QFd故有：所以選B答案：B【歷屆考題分析】例1 (2001全國高考)“和平號”空間站已于2001年

12、3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過程可簡化為一個(gè)近圓軌道(可近似看作圓軌道)開始，經(jīng)過與大氣摩擦，空間站的大部分經(jīng)過升溫、熔化、最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海此過程中，空間站原來的機(jī)械能中除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量E通過其他方式散失(不考慮墜落過程中化學(xué)反應(yīng)的能量)(1)試導(dǎo)出用下列各物理量的符號表示散失能量E的公式(2)算出E的數(shù)值(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)墜落開始時(shí)空間站的質(zhì)量；軌道離地面的高度為h146 km；地球半徑為；墜落空間范圍內(nèi)重力加速度可看作；入海殘片的質(zhì)量；入海殘片的溫度升高T3000K；入海殘片的入海速度為聲速v340ms；空間站材料每1

13、kg升溫1K平均所需能量；每銷毀1kg材料平均所需能量分析：這是一道綜合性很強(qiáng)的題目，分析題目的主線只有一條能量既要考慮機(jī)械能(動(dòng)能、勢能)，又要考慮內(nèi)能，還要考慮能量轉(zhuǎn)化解：(1)根據(jù)題目所給條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度，若以地面為重力勢能零點(diǎn)，墜落過程開始時(shí)空間站在近圓軌道的勢能為以v表示空間站在近圓軌道上的速度，萬有引力提供向心力，由牛頓定律得 由式可得空間站在近圓軌道上的動(dòng)能為 由、式得，在近圓軌道上空間站的機(jī)械能 在墜落過程中，一部分用于銷毀所需的能量為 用于殘片升溫所需的能量 殘片入海時(shí)的動(dòng)能為 以E表示其他方式散失的能量，則由能量守恒得 將式代入式整理得 (2)將題目

14、所給的數(shù)據(jù)代入式解得評注：分析過程要仔細(xì)，不然的話很容易漏掉某一項(xiàng)能量例2 (2001上海高考)(1)1791年米被定義為：在經(jīng)過巴黎的子午線上，取從赤道到北極長度的一千萬分之一請由此估算地球的半徑R(答案保留兩位有效數(shù)字)(2)太陽與地球的距離為，太陽光以平行光束入射到地面地球表面的面積被水面所覆蓋，太陽在一年中輻射到地球表面水面部分的總能量W約為設(shè)水面對太陽輻射的平均反射率為7，而且將吸收到的35的能量重新輻射出去太陽輻射可將水面的水蒸發(fā)(設(shè)在常溫、常壓下蒸發(fā)1kg水需要的能量)，而后凝結(jié)成雨滴降落到地面估算整個(gè)地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面積為)太陽輻射到地球的能量中只有約50

15、到達(dá)地面，W只是其中的一部分，太陽輻射到地球的能量沒能全部到達(dá)地面，這是為什么？請說明兩個(gè)理由解：(1)由題意知，地球周長的等于1米的一千萬倍，則有：，解得(2)設(shè)太陽一年中輻射到地球水面部分的總能量為W，設(shè)凝結(jié)成雨滴年降落到地面上水的總質(zhì)量為m，由題意：設(shè)使地球表面覆蓋一層水的厚度為h，水的密度為，有：則：1.01 m可見整個(gè)地球表面年平均降雨量約為大氣層的吸收，大氣層的散射或反射，云層遮擋等例3 (2003廣東高考)如圖11-1，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)0為斥力，F(xiàn)0為引力a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則( )A乙分子由a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)B乙分子由a到c做