新教材魯科版高中物理選擇性必修第三冊全冊各章節(jié)知識點考點重點難點解題方法規(guī)律提煉

魯科版選擇性必修第三冊全冊知識點總結(jié)

第1章分子動理論與氣體實驗定律.............................................-2-

第1節(jié)分子動理論的基本觀點...........................................-2-

第2節(jié)科學(xué)測量：用油膜法估測油酸分子的大小.........................-11-

第3節(jié)氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律...................................-13-

第4節(jié)科學(xué)探究：氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系...............................-16-

第5節(jié)氣體實驗定律..................................................-21-

理想氣體狀態(tài)方程.......................................................-29-

第2章固體與液體..........................................................-32-

第1節(jié)固體類型及微觀結(jié)構(gòu)............................................-32-

第2節(jié)表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象.............................................-37-

第3節(jié)材料及其應(yīng)用....................................................-37-

第1節(jié)熱力學(xué)第一定律.................................................-44-

第2節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒...............................................-44-

第3節(jié)熱力學(xué)第二定律..................................................-50-

第4節(jié)贈一一系統(tǒng)無序程度的量度.......................................-50-

第4章原子結(jié)構(gòu).............................................................-54-

第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫原子模型...................................-54-

第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型............................................-58-

第3節(jié)光譜與氫原子光譜..............................................-63-

第4節(jié)玻爾原子模型..................................................-66-

第5章原子核與核能.........................................................-71-

第1節(jié)認(rèn)識原子核....................................................-71-

第2節(jié)原子核衰變及半衰期............................................-78-

第3節(jié)核力與核能....................................................-85-

第4節(jié)核裂變和核聚變................................................-90-

第5節(jié)核能的利用與環(huán)境保護(hù).........................................-90-

第6章波粒二象性..........................................................-99-

第1節(jié)光電效應(yīng)及其解釋..............................................-99-

第2節(jié)實物粒子的波粒二象性.........................................-105-

第1章分子動理論與氣體實驗定律

第1節(jié)分子動理論的基本觀點

口口一梳理口

一、物體由大量分子組成

1.分子的大小

(1)一般分子直徑的數(shù)量級為貯m.

(2)通常分子質(zhì)量的數(shù)量級在10一"?10/。范圍之內(nèi).

2.阿伏伽德羅常數(shù)

⑴定義：1mol任何物質(zhì)含有粒子的數(shù)目都相同,為常數(shù).這個常數(shù)叫作阿伏伽德羅常

數(shù)，用人表示.

(2)數(shù)值：^^6.02X1023mor1.

(3)意義：阿伏伽德羅常數(shù)是一個重要的基本常量，它是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁.

二、分子永不停息地做無規(guī)則運動

1.擴(kuò)散現(xiàn)象

(1)定義：不同的物質(zhì)相互接觸而彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象.

(2)普遍性：氣體、液體和固體都能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象.

(3)規(guī)律：溫度越高,擴(kuò)散越快.

(4)意義：擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在永不停息地運動,溫度越高，分子的運動越劇烈.

2.布朗運動

(D定義：懸浮在液體中的微粒所做的永不停息地?zé)o規(guī)則運動.

(2)產(chǎn)生原因：微粒在液體中受到液體分子的撞擊不平衡引起的.

(3)影響布朗運動的因素

①顆粒大?。侯w粒越小,布朗運動越明顯.

②溫度高低：溫度越高,布朗運動越劇烈.

(4)意義：反映了液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動.

3.熱運動

(1)定義：分子的無規(guī)則運動.

(2)影響因素：溫度越高,分子的無規(guī)則運動越劇烈.

三、分子間存在著相互作用力

1.分子間的引力和斥力是胭存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是分子引力和斥力的迨力.

2.分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但

斥力比引力隨間距變化得快.

四、物體的內(nèi)能

1.溫度與分子平均動能

(1)分子動能：分子由于做熱運動所具有的動能.

(2)平均動能：大量分子動能的平均值.

(3)溫度與平均動能的關(guān)系

①溫度升高，分子的平均動能增大;溫度降低，分子的平均動能減小.

②分子熱運動的平均動能與物體的熱力學(xué)溫度成正比.

③溫度的微觀本質(zhì)：溫度是物體內(nèi)分子熱運動平均動能的標(biāo)志.

2.分子勢能

(D定義：由于分子間存在分王力，分子具有的由分子間的相對位置決定的勢能.

(2)分子勢能的決定因素

宏觀上：與物體的體積有關(guān).

微觀上：與分子間的距離有關(guān).

①若。m當(dāng)r增大時，分子勢能增加.

②若r<n,當(dāng)r減小時，分子勢能增加.

③若r=n,分子勢能最小.

?點］物體由大量分子組成

畬情境引入?助學(xué)助教

我們在初中已經(jīng)學(xué)過，物體是由大量分子組成的.一個1Nm大小的水珠，尺寸與細(xì)菌

差不多，其中分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好多倍！

我們可以通過什么途徑觀察分子的大小呢？

提示：用電子顯微鏡觀察.

1.兩種分子模型

(1)球形分子模型：對于固體和液體，其分子間距離比較小，在估算分子大小及分子的個

數(shù)時，可以認(rèn)為分子是緊密排列的，分子間的距離近似等于分子的直徑，如圖所示.

d

球形分子模型

其分子直徑.

(2)立方體分子模型：對于氣體，其分子間距離比較大，是分子直徑的數(shù)十倍甚至上百倍,

此時可把分子平均占據(jù)的空間視為立方體，立方體的邊長即為分子間的平均距離，如圖所示.

立方體分子模型

其分子間的距離，=源.

2.阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用

MpV

(1)一個分子的質(zhì)量

(2)一個分子的體積/=丁V=一M彳(對固體和液體).

(3)單位質(zhì)量中所含分子數(shù)〃=劣.

/Vn乂

⑷單位體積中所含分子數(shù)片5=5小

(5)氣體分子間的平均距離d=

(6)固體、液體分子直徑d=

【例1】(多選)若以〃表示水的摩爾質(zhì)量，，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積,

。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，風(fēng)為阿伏伽德羅常數(shù)，公△分別表示每個水分子的質(zhì)量和體

積，下面四個關(guān)系式中表示正確的是()

VpppV

A.鳳=---B.PC.m——D.A=—

mMXAAAA

oV口u

ACW=—,A對；Nk一,所以m=—,C對；而對于氣體分子來說，由于其兩個相

mmNK

鄰分子間距離太大，《求出的是一個氣體分子占據(jù)的空間，而不是單個氣體分子的體積(其體

積遠(yuǎn)小于該值)，D錯；由于小44,故P=S，故B錯.]

VNxA

規(guī)律＜方法、

(1)求解與阿伏伽德羅常數(shù)有關(guān)問題的思路

I質(zhì)量、摩爾質(zhì)量馬物質(zhì)魯顯I體積、固爾體積I

I分1數(shù)I

(2)%=(對固體、液體指分子體積，對氣體則指平均每個分子所占據(jù)空間的體積，即無

法求解氣體分子的大小.

_________________________分__子___永__不__停__息_地做無規(guī)則運動

畬情境引入?助學(xué)助教

(1)在一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾.這說明溫度越高，布朗

運動越劇烈，這種說法對嗎？

(2)布朗運動的劇烈程度與溫度有關(guān)，布朗運動可以叫熱運動嗎？

提示：(D不對.首先，胡椒粉不是布朗微粒，做布朗運動的微粒用肉眼是看不到的；其

次，水中的胡椒粉在翻滾，這是由于水的對流引起的，并不是水分子撞擊的結(jié)果.

(2)分子永不停息地?zé)o規(guī)則運動才叫熱運動，而布朗運動是懸浮小顆粒的運動.

1.布朗運動的產(chǎn)生

(1)布朗運動的無規(guī)則性.懸浮微粒受到液體分子撞擊的不平衡是形成布朗運動的原因，

由于液體分子的運動是無規(guī)則的，使微粒受到較強(qiáng)撞擊的方向也不確定，所以布朗運動是無

規(guī)則的.

(2)微粒越小，布朗運動越明顯.懸浮微粒越小，某時刻與它相撞的分子數(shù)越少，它來自

各方向的沖擊力越不平衡；另外，微粒越小，其質(zhì)量也就越小，相同沖擊力下產(chǎn)生的加速度

越大，因此微粒越小，布朗運動越明顯.

(3)溫度越高，布朗運動越劇烈.溫度越高，液體分子的運動(平均)速率越大，對懸浮于

其中的微粒的撞擊作用也越大，微粒越不易平衡，產(chǎn)生的加速度也越大，因此溫度越高，布

朗運動越劇烈.

2.布朗運動與擴(kuò)散現(xiàn)象的比較

擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運動

不(1)兩種不同物質(zhì)相互接觸而彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)(1)布朗運動指懸浮在液體中的

同象，沒有受到外力作用固體微粒的無規(guī)則運動，而不是

點(2)擴(kuò)散快慢，除與溫度有關(guān)外，還與物體的密分子的無規(guī)則運動，并且是在周

度、溶液的濃度有關(guān)圍液體分子無規(guī)則運動的撞擊

(3)由于固體、液體、氣體在任何狀態(tài)下都能發(fā)下運動的

生擴(kuò)散，從而證明任何物體的分子不論在什么狀(2)布朗運動的劇烈程度除與液

態(tài)下都在永不停息地做無規(guī)則運動體的溫度有關(guān)，還與微粒的大小

有關(guān)

(1)布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都隨溫度的升高而表現(xiàn)褥F更明顯

相同

(2)它們產(chǎn)生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做無規(guī)則運動引起的，因

點

而都能證明分子在做永不停息地?zé)o規(guī)則運動這一事實

3.布朗運動和熱運動的比較

布朗運動熱運動

運動對象是懸浮顆粒，顆粒越小，布運動對象是分子，任何物體的分子都做

區(qū)別

朗運動越明顯無規(guī)則運動

相同點(1)無規(guī)則運動(2)永不停息(3)與溫度有關(guān)

周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動是熱運動的宏

聯(lián)系

觀表現(xiàn)

【例2】如圖所示，關(guān)于布朗運動的實驗，下列說法正確的是()

A.上圖記錄的是分子無規(guī)則運動的情況

B.上圖記錄的是微粒做布朗運動的軌跡

C.實驗中可以看到，微粒越大，布朗運動越明顯

D.實驗中可以看到，溫度越高，布朗運動越激烈

D[圖中記錄的微粒每隔一定時間的位置，并不是微粒做布朗運動的軌跡，更不是分子

運動的軌跡，故A、B錯誤；微粒越大，表面積越大，同一時刻撞擊微粒的液體分子越多，沖

力越平衡，合力越小，布朗運動越不明顯，故C錯誤；實驗中，溫度越高，液體分子運動越

激烈，使得布朗運動也越明顯，故D正確.]

二.......規(guī)法..........................、

布朗運動中的“顆?！?/p>

(1)布朗運動的研究對象是懸浮小顆粒，而不是分子，屬于宏觀物體的運動.

(2)布朗小顆粒中含有大量的分子，它們也在做永不停息的無規(guī)則運動.

(3)液體分子熱運動的平均速率比我們所觀察到的布朗運動的速率大許多倍.

(4)導(dǎo)致布朗運動的本質(zhì)原因是液體分子的無規(guī)則運動.

分子間存在著相互作用力

畬情境引入?助學(xué)助教

(1)一根鐵棒很難被拉伸，也很難被壓縮，能否說明鐵分子間有引力和斥力？

(2)分子力為零時，分子是否就靜止不動？

提示：(1)能.鐵棒很難被拉伸，說明鐵分子間有引力；很難被壓縮，說明鐵分子間有斥

(2)分子并不是靜止不動，而是在平衡位置附近振動.

1.在任何情況下，分子間總是同時存在著引力和斥力，而實際表現(xiàn)出來的分子力，則是

分子引力和斥力的合力.

2.分子力與分子間距離變化的關(guān)系

分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的變化而變化，但變化情況不同，如圖所示.其

中，虛線分別表示引力和斥力隨分子間距離「的變化關(guān)系，實線表示它們的合力廠隨分子間

距離r的變化關(guān)系.

當(dāng)r=n時，=尸=0.

當(dāng)時，和/?斥都隨分子間距離的減小而增大，但/?斥增大得更快，分子力表現(xiàn)為

斥力.

當(dāng)r＞打時，八?和f斥都隨分子間距離的增大而減小，但減小得更快，分子力表現(xiàn)為

引力.

當(dāng)「210n(10'm)時，/?可和f斥都十分微弱,可認(rèn)為分子間無相互作用力(尸=0).

【例3](多選)兩個分子從靠近得不能再靠近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增

大，直到大于分子直徑的10倍以上，這一過程中關(guān)于分子間的相互作用力的下列說法正確的

是()

A.分子間的引力和斥力都在減小

B.分子間的斥力在減小，引力在增大

C.分子間相互作用的合力在逐漸減小

D.分子間相互作用的合力，先減小后增大，再減小到零

AD[分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)距離增大時，二力都在減小，只是斥力減小得比

引力快.當(dāng)分子間距離時，分子間的斥力大于引力，因而表現(xiàn)為斥力；當(dāng)時，分子

間的斥力小于引力，因而表現(xiàn)為引力；當(dāng)r=n時，合力為零；當(dāng)距離大于10n，分子間的相

互作用力可近似視為零，所以分子力的變化是先減小后增大，再減小到零，因而A、D正確，

B、C錯誤.]

廠.......規(guī)律＜方法..........一

n的意義

分子間距離r=r。時，分子力為零，所以分子間距離等于n(數(shù)量級為10一'°m)的位置叫

平衡位置.

注意：①?二打時，分子力等于零，并不是分子間無引力和斥力.

②r=n時，即分子處于平衡位置時，并不是靜止不動，而是在平衡位置附近振動.

)^點4物體的內(nèi)能

畬情境引入?助學(xué)助教

(1)物體分子運動的總動能為所有分子熱運動動能的總和，試從微觀和宏觀兩個角度分析

分子的總動能與哪些因素有關(guān).

(2)物體的體積增大時，其分子勢能一定增大嗎？

提示：(1)微觀上：與分子的平均動能和分子數(shù)有關(guān).

宏觀上：由于溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以與物體的溫度和物質(zhì)的量有關(guān).

(2)不一定.當(dāng)分子間距離時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，物體的體積增大，分子間

距離增大，分子力做負(fù)功，分子勢能增大；當(dāng)Z人時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，物體的體

積增大，分子間距離增大，分子力做正功，分子勢能減小.

1.分子動能

(1)溫度的微觀含義

溫度是分子平均動能的標(biāo)志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同時刻同一分子

的速率一般也不相同，故單個分子的動能無意義.溫度是物體內(nèi)大量分子熱運動的集體表

現(xiàn).只要溫度相同，分子的平均動能就相同，但分子的平均速率不一定相同.

(2)分子熱運動的平均動能

①分子的平均動能永遠(yuǎn)不可能為零，因為分子無規(guī)則運動是永不停息的.

②平均動能與平均速率的關(guān)系可簡單地理解為：m為該物質(zhì)分子的質(zhì)量.(通

常提到的分子速率一般是指分子的平均速率，單個分子的速率無意義)

③分子的動能與宏觀物體的運動無關(guān)，也就是分子熱運動的平均動能與宏觀物體運動的

動能無關(guān).

(3)溫度與分子動能、分子平均動能的關(guān)系

在宏觀上溫度是表示物體冷熱程度的物理量.在微觀上溫度是物體中分子熱運動的平均

動能的標(biāo)志.

在相同溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動能都相同，溫度升高，分子平均動能增加；溫度

降低，分子平均動能減少.

在同一溫度下，雖然不同物質(zhì)分子的平均動能都相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一

定相同，所以分子熱運動的平均速率不一定相同.

2.影響分子勢能大小的因素

如圖所示，隨著分子間距離的變化，分子力做功，分子勢能發(fā)生變化，分子勢能的變化

微觀上決定于分子間的距離，宏觀上與物體的體積有關(guān).

分子間距離r=zbr>zb

分子力等于零表現(xiàn)為引力表現(xiàn)為斥力

分子間距增大時，分子力做分子間距減小時，分子力做負(fù)

分子力做功

負(fù)功功

分子勢能最小隨分子間距的增大而增大隨分子間距的減小而增大

3.物體的內(nèi)能

(1)內(nèi)能的決定因素

①宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體的質(zhì)量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態(tài)

變化的影響.

②微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間

的距離三個因素決定.

(2)內(nèi)能與機(jī)械能的比較

能量名稱內(nèi)能機(jī)械能

對應(yīng)的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機(jī)械運動

能量常見的形式分子動能、分子勢能物體的動能、重力勢能或彈性勢能

由物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則由物體做機(jī)械運動、與地球相對位

能量存在的原因

運動和分子間相對位置決定置或物體形變決定

物體做機(jī)械運動的速度、離地高度

物體的質(zhì)量、物體的溫度和體

影響因素（或相對于零勢能面的高度）或彈

積

性形變量

是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零

聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化

（3）物態(tài)變化對內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變?yōu)?/p>

水蒸氣，溫度不變.此過程中分子的平均動能不變，由于分子間的距離變化，分子勢能變化,

所以物體的內(nèi)能變化.

【例4】（多選）如圖為兩分子系統(tǒng)的勢能耳與兩分子間距離r的關(guān)系曲線，下列說法

正確的是（）

A.當(dāng)玲打時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力

B.當(dāng)人八時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力

C.在「由八變到心的過程中，分子間的作用力做負(fù)功

D.當(dāng)Xn時，隨著r的減小，分子勢能增大，分子間相互作用的引力和斥力也增大

BD[當(dāng)r="時，分子力為零，分子勢能最小，則當(dāng)r大于々時，分子間的作用力表現(xiàn)

為引力，故A錯誤；當(dāng)XrK及時;分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，故B正確；在r由八變到及

的過程中，分子力是斥力，則分子力做正功，故C錯誤；當(dāng)Z八時，隨著r的減小，分子勢

能增大，分子間相互作用的引力和斥力也增大，D正確.]

廠.......規(guī)法..........................

分子勢能圖像問題的兩點提醒

（1）分子勢能圖象的最低點（最小值）對應(yīng)的距離是分子平衡距離20,而分子力圖象的最低

點（引力最大值）對應(yīng)的距離大于ZD.

（2）分子勢能圖象與r軸交點表示的距離小于r。，分子力圖象與r軸交點表示平衡距離

Zb.

第2節(jié)科學(xué)測量：用油膜法估測油酸分子的大小

一、實驗原理與方法

油酸分子的一端具有親水性，另一端具有憎水性，當(dāng)把酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，

油酸便在水面上散開，其中酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成有自由邊界的一層純油

酸薄膜，形成單分子油膜.如果將油酸看作是球狀模型，測出一定體積的油酸酒精溶液在水

面上形成的油膜面積，計算出油膜的厚度，這個厚度就近似等于分子的直徑.

二、實驗器材

盛水的容器，滴管或注射器，一個量筒，按一定的比例（一般為1：200）稀釋了的油酸酒

精溶液，帶有坐標(biāo)方格的透明有機(jī)玻璃蓋板（面積略大于容器的上表面積），少量爽身粉或石

膏粉，彩筆.

三、實驗步驟

1.用注射器或滴管將一定容積的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一

定體積的滴數(shù)，求出一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積K

2.向容器中倒入約2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上.

3.小心地將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜.

4.輕輕地將有機(jī)玻璃蓋板放到容器上，用彩筆將油酸膜的形狀畫在玻璃板上.

5.利用坐標(biāo)方格計算出油膜的面積S,再根據(jù)一滴溶液中純油酸的體積和油膜的面積求

V

出油膜的厚度d=~,即為所測分子的直徑.

四、數(shù)據(jù)處理

計算分子直徑時，注意加的不是純油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式公考?十算時，

式中的，不是溶液的體積.而應(yīng)該進(jìn)行換算，計算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，方

法是：設(shè)〃滴油酸酒精溶液是1mL,則每1滴的酒精油酸溶液的體積是'mL,事先知道配制

n

溶液的比例是1則1滴溶液中的純油酸體積眸工?）mL.式中的S是滴入水中后，純油酸形

#nM

成的油膜，其面積用數(shù)坐標(biāo)紙上對應(yīng)的格數(shù)來計算，以1cm為邊長的坐標(biāo)紙上占了多少個格,

其面積就是多少平方厘米，數(shù)格時，不足半個格的舍去，多于半格的算1個格.這樣就可粗

略地計算出油酸分子的直徑.

五、誤差分析

1.由于我們是采用間接測量的方式測量分子的直徑，實驗室中配制的油酸酒精溶液的濃

度、油酸在水面展開的程度、油酸面積的計算都直接影響測量的準(zhǔn)確程度.

2.雖然分子直徑的數(shù)量級應(yīng)在10-，.但中學(xué)階段，對于本實驗只要能測出油酸分子直

徑的數(shù)量級在10/n或10%以上即可認(rèn)為是成功的.

六、注意事項

1.爽身粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可.

2.滴入油酸酒精溶液時，一定要細(xì)心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過大.

3.待測油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓.油膜擴(kuò)散后又收縮有兩個原因：第

一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮.

【例1】在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：

①往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地

撒在水面上.

②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定.

③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面

積計算出油酸分子直徑的大小.

④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定

體積時的滴數(shù)，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積.

⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上.

完成下列填空：

(1)上述步驟中，正確的順序是(填寫步驟前面的數(shù)字).

(2)將1cn?的油酸溶于酒精，制成300cm，的油酸酒精溶液，測得1cn?的油酸酒精溶液

有50滴.現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13m2.由此

估算出油酸分子的直徑為________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字).

［解析］(1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，應(yīng)先配制油酸酒精溶液，再往

盤中倒入水，并撒爽身粉，然后用注射器將配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定，

再將玻璃板放于盤上，用彩筆描繪在玻璃板上，根據(jù)計算.

1X/10-61y

(2)一滴油酸酒精溶液中含油酸體積m3,故d=飛弋5義107°m.

OUJUUD

［答案］(1)④①②⑤③(2)5X1O^10

【例2］在“用油膜法估測分子的大小”實驗中所用的油酸酒精溶液的濃度為1000mL

溶液中有純油酸0.6mL,用注射器測得1mL上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺

盤內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開，測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每一小

方格的邊長為1cm.

(1)油酸薄膜的面積是

(2)實驗測出油酸分子的直徑是m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(3)實驗中為什么要讓油膜盡可能散開？

［解析］(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，數(shù)一下共有114(113?115)個;

一個小方格的面積E=/=1cm2,

所以面積S=114XIcm2=114cm2.

(2)一滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為

0.61_3

仁爭'而mL=7.5X101'2V.

油酸分子直徑"=4=1；吃&1m^6.6X10-，(，m.

oiiqAlu

(3)讓油膜盡可能散開，是為了讓油膜在水面上形成單分子油膜.

［答案］(1)114(113?115都對)(2)6.6X10-1°

(3)這樣做的目的是讓油膜在水面上形成單分子油膜

第3節(jié)氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律

匚ir知識梳理口

一、偶然中的必然

1.隨機(jī)性

必然事件：在一定條件下，必然出現(xiàn)的事件.

不可能事件：在一定條件下，不可能出現(xiàn)的事件.

隨機(jī)事件：在一定條件下，可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件.

2.統(tǒng)計規(guī)律：大量的隨機(jī)事件表現(xiàn)出的整體規(guī)律.

二、氣體分子速率分布規(guī)律

1.氣體分子速率的分布規(guī)律

(1)圖象如圖所示.

什)

Y低溫分布

|廣溫分布

-------------------------V

(1)規(guī)律：在一定溫度下,不管個別分子怎樣運動，氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值

附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律.當(dāng)溫度升高時,“中間多、兩頭少”的分布

規(guī)律不變，氣體分子的速率增大,分布曲線的峰值向速率大的一方移動.

2.氣體溫度的微觀意義

(1)溫度越高，分子的熱運動越劇烈.

(2)理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動能了卜成正比，即T=al?表明溫度是分

子平均動能的標(biāo)志.

考點統(tǒng)計規(guī)律與氣體分子運動特點

畬情境引入?助學(xué)助教

(D拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什

么規(guī)律？

(2)溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？

提示：(1)拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數(shù)很多時，正面向上或

向下的概率是相等的.

(2)分子在做無規(guī)則運動，造成其速率有大有小.溫度升高時，所有分子熱運動的平均速

率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減小.

1.對統(tǒng)計規(guī)律的理解

(D個別事件的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事件出現(xiàn)的機(jī)會，卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律.

(2)從微觀角度看，由于氣體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步

調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運

動卻具有一定的規(guī)律.

2.如何正確理解氣體分子運動的特點

(1)氣體分子距離大(約為分子直徑的10倍)，分子力非常小(可忽略)，可以自由運動，

所以氣體沒有一定的體積和形狀.

(2)分子間的碰撞十分頻繁，頻繁的碰撞使每個分子速度的大小和方向頻繁地發(fā)生改變，

造成氣體分子做雜亂無章的熱運動，因此氣體分子沿各個方向運動的機(jī)會(概率)相等.

(3)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(占有分子數(shù)目多)、兩頭少(速率大或小的分子

數(shù)目少)的規(guī)律.

(4)當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動，即速度大的分子數(shù)

目增多，速率小的分子數(shù)目減小，分子的平均速率增大，分子的熱運動劇烈，定量的分析表

明理想氣體的熱力學(xué)溫度7與分子的平均動能成正比，即7=a7\,因此說，溫度是分子

平均動能的標(biāo)志.

【例】(多選)根據(jù)氣體分子動理論，氣體分子運動的劇烈程度與溫度有關(guān)，下列表格

中的數(shù)據(jù)是研究氧氣分子速率分布規(guī)律而列出的.

各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比/%

按速率大小劃分的區(qū)間/(m-s')

0℃100℃

100以下1.40.7

100-2008.15.4

200?30017.011.9

300—40021.417.4

400?50020.418.6

500?60015.116.7

600-7009.212.9

700?8004.57.9

800-9002.04.6

900以上0.93.9

依據(jù)表格內(nèi)容，以下四位同學(xué)所總結(jié)的規(guī)律正確的是()

A.不論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)

B.溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律要改變

C.某一溫度下，速率都在某一數(shù)值附近，離開這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子越少

D.溫度增加時，速率小的分子數(shù)減少了

ACD[溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律是不會改變的，選項B錯誤；

由氣體分子運動的特點和統(tǒng)計規(guī)律可知，選項A、C、D描述正確.]

廠........規(guī)法..........................

氣體分子速率分布規(guī)律

(1)不同的氣體在不同的溫度下，該曲線是不同的，即使對同一種氣體，由于溫度不同，

曲線也不相同，并且溫度升高，速率大的分子所占的比率增加，速率小的分子所占的比率減

小.

(2)溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但具體到某一個氣體分子，速率可能變大也可

能變小，無法確定.

第4節(jié)科學(xué)探究：氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

匚忒I-梳理口

一、狀態(tài)參量

1.熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的研究對象.

2.外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體.

3.狀態(tài)參量：為確定系統(tǒng)的狀態(tài)所需要的一些量，如體積、壓強(qiáng)、溫度等.

4.溫標(biāo)：定量描述溫度的方法

(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點為OJC,水的

沸點為100C.在0°C刻度與100℃刻度之間均勻分成皿等份，每份算作1"C.

(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法，熱力學(xué)溫標(biāo)也叫“絕對溫標(biāo)”.

二、氣體壓強(qiáng)的微觀意義

1.產(chǎn)生原因

氣體的壓強(qiáng)是由氣體中大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)地碰撞產(chǎn)生的.壓強(qiáng)就

是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.

2.從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)的決定因素

(1)一個是氣體分子的平均動能.

(2)一個是分子的密集程度.

氣體壓強(qiáng)的微觀意義

畬情境引入,助學(xué)助教

試用氣體分子熱運動的觀點解釋：在炎熱的夏天，打足了氣的汽車輪胎在日光的曝曬下

容易脹破.

提示：在日光曝曬下，胎內(nèi)氣體溫度顯著升高，氣體分子熱運動加劇，分子的平均動能

增大，使氣體壓強(qiáng)進(jìn)一步加大，這樣氣體的壓強(qiáng)一旦超過輪胎的承受能力，輪胎便脹破.

1.產(chǎn)生原因

單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、

均勻的壓力.氣體的壓強(qiáng)等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.

2.決定氣體壓強(qiáng)大小的因素

（1）微觀因素

①氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）大，在單位

時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強(qiáng)就越大.

②氣體分子的平均動能：氣體的溫度高，氣體分子的平均動能就大，每個氣體分子與器

壁的碰撞（可視為彈性碰撞）給器壁的沖力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位

時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累計沖力就大，氣體壓強(qiáng)就越大.

（2）宏觀因素

①與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大.

②與體積有關(guān)：體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大.

（3）氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)不同

大氣壓強(qiáng)由重力而產(chǎn)生，隨高度增大而減小.

氣體壓強(qiáng)是由大量分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，大小不隨高度而變化.

【例1】如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空

氣，則下列說法中正確的是（容器容積恒定）（）

二二M二.c

甲乙

A.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的

B.兩容器中器壁的壓強(qiáng)都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的

C.甲容器中p.\>pn,乙容器中pc—pn

D.當(dāng)溫度升高時，P，、、3變大，Pc、例也要變大

C［甲容器壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是由于液體受到重力作用，而乙容器壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是氣體

分子撞擊器壁產(chǎn)生，液體的壓強(qiáng)〃=09，跖,可知外>力，而密閉容器中氣體壓強(qiáng)各處均

相等，與位置無關(guān)，P(=P，),當(dāng)溫度升高時，P,Z觸不變,而PC、而增大，故C正確.]

廠.......規(guī)律＜方法..........................\

氣體壓強(qiáng)的分析技巧

(1)明確氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因一一大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞.壓

強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.

(2)明確氣體壓強(qiáng)的決定因素一一氣體分子的密集程度與平均動能.

7叫封閉氣體壓強(qiáng)的計算

￡情境引入?助學(xué)助教

(1)如圖所示，a。液面水平且等高，液體密度為P，重力加速度為&其他條件已標(biāo)

于圖上，試求封閉氣體/的壓強(qiáng).

B

(2)在圖中，汽缸置于水平地面上，汽缸橫截面積為S,活塞質(zhì)量為小，設(shè)大氣壓強(qiáng)為例,

重力加速度為&試求封閉氣體的壓強(qiáng).

'/〃/〃〃>

,///z/z/zz/z/zz//

提示：(1)同一水平液面G〃處壓強(qiáng)相同，可得Pi=P)+〃g/7.

⑵以活塞為研究對象，受力分析如圖，由平衡條件得儂+》S=pS,則0=口+器.

pS

mg

Po5

1.靜止或勻速運動系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計算方法

(1)參考液片法：選取假想的液體薄片Y自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情

況，建立受力平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等，進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng).

例如，圖中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體4在其最低處取一液片8,由其

兩側(cè)受力平衡可知(必+必0)S=(P)+A+P/X))S,即PA-fh+p/,.

w

（2）力平衡法：選取與封閉氣體接觸的液柱（或活塞、汽缸）為研究對象進(jìn)行受力分析，由

/合=0列式求氣體壓強(qiáng).

（3）連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平液面上的壓強(qiáng)相

等，如圖中同一液面G〃處壓強(qiáng)相等，p,=R+從.

2.容器加速運動時封閉氣體壓強(qiáng)的計算

當(dāng)容器加速運動時，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象，并對其進(jìn)行

受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng).

如圖所示，當(dāng)豎直放置的玻璃管向上加速運動時，對液柱受力分析有：pS-p0S-mg=ina

PoS

mg

【例2】如圖所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板的上表面是

水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為，，圓板的質(zhì)量為加，不計圓板與容器

內(nèi)壁的摩擦.若大氣壓強(qiáng)為口，則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強(qiáng)等于（）

po+zn^cos0R_卜_喳

cos05cos0

磔cos0

D［為求氣體的壓強(qiáng)，應(yīng)以封閉氣體的圓板為研究對象，分析其受：P高

力，如圖所示.由物體的平衡條件得在豎直方向上，（^—7?COS，=IN7

COSu---'A

poS+ing,解得：P=R+~1,所以正確選項為D.]

乂點力/探究氣體實驗定律

1.實驗原理與方法

以玻璃管內(nèi)封閉的氣體為研究對象，可由氣壓計讀出管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，從玻璃管的刻度

上直接讀出管內(nèi)氣體的體積.在保持氣體溫度不變的情況下，改變氣體的體積，測量多組數(shù)

據(jù)即可研究氣體壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系.

2.實驗器材

氣壓計、玻璃管、鐵架臺、活塞等.

3.實驗步驟

(1)密封一定質(zhì)量的氣體.

(2)改變氣體的體積，記錄氣體長度和該狀態(tài)下壓強(qiáng)的大小.

4.數(shù)據(jù)處理

次數(shù)12345

壓強(qiáng)/XlO'Pa

體積/L

壓強(qiáng)X體積

5.實驗結(jié)論

在誤差允許的范圍內(nèi)，溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)。和體積/成反比.

6.誤差分析

(1)體積測量引起的誤差.

(2)不能保持溫度不變.

(3)有漏氣現(xiàn)象.

7.注意事項

(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤滑油.

(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢和不能用手

握住注射器封閉氣體部分.

［例3］如圖所示為“用DIS研究在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”

實驗裝置圖.

(1)圖中，實驗器材/是一

(2)一同學(xué)在兩次實驗中測得不同的(0、垃數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)。和，的乘積明顯不同.若此同學(xué)

的實驗操作均正確，則造成此結(jié)果的可能原因是：；.

(3)為了保持注射器內(nèi)氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施有：避免用手握住注射器

封閉有氣體的部分；________.

［解析］(D本實驗需要測量氣體的體積和壓強(qiáng)，體積由注射器的刻度直接讀出，而實驗

器材.4是壓強(qiáng)傳感器，可測出壓強(qiáng).

(2)p和，的乘積明顯不同，可能是由于環(huán)境溫度不同，導(dǎo)致氣體的溫度7不同造成的，

也可能是由于注射器內(nèi)氣體的質(zhì)量不同造成的.

(3)為了保持注射器內(nèi)氣體的溫度不變，推拉活塞要緩慢.

［答案］(1)壓強(qiáng)傳感器(2)環(huán)境溫度不同注射器內(nèi)氣體的質(zhì)量不同(3)推拉活塞

要緩慢

第5節(jié)氣體實驗定律

二知識梳理口

一、氣體的等溫變化

1.玻意耳定律

(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強(qiáng)。和體積，成反比.

(2)公式：pV=，(常量)或pM=pM.

(3)適用條件

①氣體質(zhì)量不變，溫度不變.

②氣體溫度不太低，壓強(qiáng)不太大.

2.氣體的等溫變化的。/圖像

(1”--圖像：一定質(zhì)量的氣體的0-，圖象為一條雙曲線，如圖甲所示.

甲乙

(2)。犧像：一定質(zhì)量的氣體的。犧象為過原點的傾斜直線，如圖乙所示.

二、氣體的等容變化

1.等容變化

一定質(zhì)量的氣體在體積不變時壓強(qiáng)隨溫度的變化.

2.查理定律

(1)文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下,壓強(qiáng)人與熱力學(xué)溫度7成正

比.

(2)公式表達(dá)：p=CT或］=向或

(3)圖像：從圖甲可以看出，在等容過程中，壓強(qiáng)p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關(guān)系，不是

簡單的正比例關(guān)系.但是，如果把圖甲中的直線4?延長至與橫軸相交，把交點當(dāng)作坐標(biāo)原點,

建立新的坐標(biāo)系(如圖乙所示)，那么這時的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了.圖乙坐標(biāo)

原點的意義為氣體壓強(qiáng)為。時，其溫度為0K.可以證明，新坐標(biāo)原點對應(yīng)的溫度就是。￡

BNB

0，

°t/v.273.15r/K

甲乙

(4)適用條件：氣體的質(zhì)量一定,氣體的體積不變.

三、氣體的等壓變化

1.等壓變化

質(zhì)量一定的氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下,體積隨溫度的變化.

2.蓋一呂薩克定律

(1)文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其