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1、人教版(2023版)高中物理选择性必修第三册目录点击目录跳转至对应课程1.3 分子运动速率分布规律1.1 分子动理论的基本内容1.2 实验用油膜法估测油酸分子的大小1.4 分子动能和分子势能2.3 气体的等压变化和等容变化1.5 第一章整合2.1 温度和温标2.2 气体的等温变化2.4 固体2.5 液体3.4 热力学第二定律2.6 第二章整合3.1 功、热和内能的改变3.2 热力学第一定律 3.能量守恒定律3.5 第三章整合4.1 普朗克黑体辐射理论 2.光电效应5.1 原子核的组成4.3.原子的核式结构模型4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 5.粒子的波动性和量子力学的建立4.5 第四章整合
2、5.2 放射性元素的衰变5.3 核力与结合能5.5 第五章整合5.4 核裂变与核聚变 5.“基本”粒子1.1 分子动理论的基本内容人教版(2023版)高中物理选择性必修第三册返回首页内容索引010203自主预习自主预习 新知导学新知导学合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑课堂小结课堂小结04随堂练习随堂练习课标定位素养阐释1.知道物体是由大量分子组成的。2.理解扩散现象和布朗运动的特点和原因。3.掌握分子间的作用力与分子间距离的关系。4.知道分子动理论的内容。1.形成物体是由大量分子组成的物理观念。2.通过扩散现象和布朗运动的学习培养科学思维能力。自主预习自主预习 新知导学新知导学一、物体是由大
3、量分子组成的1.在研究物体的热运动性质和规律时,不必区分它们在化学变化中所起的不同作用,而把组成物体的微粒统称为分子。2.人们用肉眼无法直接看到分子,就是用高倍的光学显微镜也看不到,用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面原子的排列。2.布朗运动:(1)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中微粒的无规则运动。(2)产生原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡。(3)运动特点:运动轨迹无规则,运动永不停息。微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显。(4)意义:间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。(5)用显微镜观察放在水中的花粉,追踪几粒花粉,每隔30s记下它们的位置
4、,用折线分别依次连接这些点,如图所示。图示折线是否为花粉的运动径迹?是否为水分子的运动径迹?答案：不是花粉的运动径迹,更不是水分子的运动径迹。花粉微粒的无规则运动,是大量的液体分子撞击的平均效果的体现,其运动径迹是没有规律的。题图画出每隔30s观察到的花粉微粒的位置,用直线依次连接起来,该图线既不是花粉微粒的径迹,更不是水分子的径迹,因为布朗运动不是液体分子的运动。3.热运动:分子永不停息的无规则运动叫作热运动。温度是分子热运动剧烈程度的标志。三、分子间的作用力1.分子间有空隙。气体很容易被压缩;水和酒精混合后总体积会变小;压在一起的金片和铅片,各自的分子能扩散到对方的内部,分别说明气体分子、
5、液体分子和固体分子之间都存在空隙。2.分子间的作用力。(1)当用力拉伸物体时,分子间的作用力表现为引力。当用力压缩物体时,分子间的作用力表现为斥力。(2)分子间作用力与分子间距离的关系:当rr0时,分子间的作用力F表现为引力。(3)分子间的作用力是由原子内部带电粒子的相互作用引起的。(4)玻璃杯被打碎后,为什么不能利用分子间的引力使其复原?答案：玻璃杯被打碎后不能再恢复原状是因为只有极少量的分子能够接近到分子力起作用的距离,绝大多数分子因为互相之间距离很大而没有分子力作用,所以不能吸引成为完整的玻璃杯。四、分子动理论1.分子动理论:把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论
6、。2.内容:物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动,分子之间存在着相互作用力。这就是分子动理论的基本内容。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)热学中的分子和化学中的分子指的是同一概念。()(2)我们看到阳光下飞舞的微粒就是分子。()(3)布朗运动是指液体分子的无规则运动。()(4)扩散现象和布朗运动都与温度有关,它们都是热运动。()(5)高速运动的物体,其内部分子的热运动一定更激烈。()2.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,由此说明温度越高,布朗运动越剧烈。这种说法对吗?答案：不对。首先,胡椒粉微粒太大,做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的。其次,水中的胡椒
7、粉在翻滚,是由水的对流引起的。这不是布朗运动,所以不能说明布朗运动的剧烈程度随温度的升高而变得剧烈。合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑知识点一知识点一 物体是由大量分子组成的分子热运动物体是由大量分子组成的分子热运动【问题引领问题引领】1.据有人推算,如果10亿人来数一滴水中的水分子,每人每分钟数100个,日夜不停,需要数3万年才能数完。这一数据说明了什么?能得出怎样的推断?2.“酱油在蛋清中的扩散”说明了什么?3.观察“小炭粒的布朗运动”的实验现象,想一想布朗运动的现象和实质之间的关系。提示：1.说明一滴水中的水分子的数量十分庞大。能得出物体是由大量分子组成的结论。2.扩散现象直接说明组成物
8、体的分子在不停地运动着。3.布朗运动是小颗粒的无规则运动,是分子无规则运动的反映。【归纳提升归纳提升】1.在化学中,分子是构成物质并保持物质化学性质的最小微粒,除分子外还有原子和离子,但在热学中,统称为分子。2.扩散现象的影响因素:温度:温度越高,扩散现象越显著。3.扩散现象的特点:(1)永不停息;(2)无规则。4.影响布朗运动的因素:(1)悬浮的微粒越小,布朗运动越明显。(2)温度越高,布朗运动越激烈。5.布朗运动的特点:(1)永不停息;(2)无规则。【例题1】(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是()A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子
9、无规则运动产生的D.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析：温度越高,扩散进行得越快,故A正确。扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,不是化学反应,故B错误,C正确。液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故D错误。AC【变式训练1】(多选)下列关于布朗运动的说法正确的是()A.布朗运动是液体分子的无规则运动B.液体温度越高,悬浮微粒越小,布朗运动越明显C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡而引起的解析：布朗运动的研究对象是固体小颗粒,而不是液体分子,故A选项错误。影响布朗运动的因素是温度和
10、微粒大小,温度越高、微粒越小,布朗运动就越明显,故B选项正确。布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用的不平衡而引起的,不是由于液体各部分的温度不同而引起的,故C选项错误,D选项正确。BD【问题引领问题引领】知识点二知识点二 分子间作用力分子动理论分子间作用力分子动理论人们常说“破镜难重圆”,也就是说镜子被打碎之后很难再恢复原样,请思考以下问题:(1)在打碎之前,玻璃分子靠什么结合在一起?(2)打碎之后的玻璃片再靠在一起时,分子之间还有作用力吗?提示：(1)分子间作用力。(2)基本没有。【归纳提升归纳提升】1.分子力:在任何情况下,分子间总是同时存在着引力和斥力,而实际表现出来的是分子力,
11、分子力是分子引力和斥力的合力。2.分子力与分子间距离变化的关系(如图所示)(1)平衡位置:分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为0,这个位置称为平衡位置。(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,但斥力减小得更快。3.分子动理论的主要内容有三点:(1)物体是由大量分子组成的;(2)分子在做永不停息的无规则运动;(3)分子之间存在着相互作用力。画龙点睛 分子力的宏观表现(1)当外力欲使物体拉伸时,组成物体的大量分子间将表现为引力;(2)当外力欲使物体压缩时,组成物体的大量分子间将表现为斥力。【典型例题典型例题】【例题2】(多选)
12、在通常情况下,固体分子间的平均距离为r0,分子间作用力为零,由此可以判定,在通常情况下()A.固体膨胀时,分子间距增大,分子力表现为引力B.固体膨胀时,分子间距增大,分子力表现为斥力C.固体收缩时,分子间距减小,分子力表现为引力D.固体收缩时,分子间距减小,分子力表现为斥力解析：在通常情况下,固体分子间的平均距离为r0,固体膨胀时,分子间距大于r0,分子力表现为引力;固体收缩时,分子间距小于r0,分子力表现为斥力,故A、D正确,B、C错误。AD科学思维 固体、液体的体积难以改变,往往是分子力的宏观表现;而对于气体,一般情况下分子力很小,甚至可忽略。【变式训练2】关于分子动理论,下列说法不正确的
13、是()A.物体是由大量分子组成的B.分子永不停息地做无规则运动C.分子间只有相互作用的引力D.分子动理论是在一定实验基础上提出的解析：由分子动理论可知A、B对。分子间有相互作用的引力和斥力,C错。分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的,D对。C课堂小结课堂小结随堂练习随堂练习1.(扩散现象)把萝卜腌成咸菜通常需要几天,而把萝卜炒熟,使之具有相同的咸味只需几分钟。造成这种差别的主要原因是()A.盐的分子太小了,很容易进入萝卜中B.盐分子间有相互作用的斥力C.萝卜分子间有空隙,易扩散D.炒菜时温度高,分子热运动剧烈解析：分子无规则热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高热运动越剧烈,故选D
14、。D2.(分子热运动)(多选)下列事例属于分子不停地做无规则运动的是()A.秋风吹拂,树叶纷纷落下B.在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑丸的气味C.烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡D.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道解析：树叶、黑烟(颗粒)都是由分子组成的物体,它们的运动都不能反映分子不停地做无规则运动,A、C错误,B、D正确。BD3.(布朗运动)液体中悬浮的固体颗粒越小,布朗运动越明显,这是因为颗粒小时()A.质量小,沿某一方向运动的机会大B.被碰的机会小,自由运动的可能性大C.受液体分子阻碍的机会小,容易运动D.受各个方向液体分子撞击的
15、力不平衡的机会大解析：布朗运动是悬浮颗粒受液体分子撞击的不平衡造成的,颗粒越小,同一时刻来自不同方向撞击的分子数就越少,撞击效果就越不平衡,颗粒质量越小,运动状态也越容易改变。D1.2 实验用油膜法估测油酸分子的大小人教版(2023版)高中物理选择性必修第三册返回首页内容索引010203实验探究实验探究 新知导学新知导学典例精讲典例精讲 释疑解惑释疑解惑随堂练习随堂练习课标定位素养阐释1.理解实验原理。2.掌握实验方法,并能测出分子直径。1.理解实验原理,培养科学思维。2.掌握实验方法,落实科学态度与责任。实验探究实验探究 新知导学新知导学实验目的用油膜法估测油酸分子的大小。实验原理把一定体积
16、的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜,不考虑分子间的间隙,把油酸分子看成球形模型,计算出1滴油酸中含有纯油酸的体积V,并测出油膜面积S,通过计算求出油膜的厚度d,即d=就是油酸分子的直径。实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、带有坐标方格的玻璃板、彩笔、爽身粉。实验步骤(1)在浅盘中倒入约2cm深的水,将爽身粉均匀撒在水面上。(2)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成200mL的油酸酒精溶液。(3)用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知),记下滴入的滴数N,算出一滴油酸酒精溶液的体积。(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。(5)待油酸薄膜形状稳定后,将带有坐
17、标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状,通过数方格个数,算出油酸薄膜的面积S。计算正方形个数时,不足半个的舍去,多于半个的算一个。(6)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。(7)计算油酸薄膜的厚度d=,即为油酸分子直径的大小。数据处理误差分析(1)偶然误差:配制一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。量取一滴油酸酒精溶液的实际体积时产生误差。采用“不足半个舍去、多于半个算一个”的互补法计算油膜面积存在误差。(2)系统误差:油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形,将其视为球体会与实际分子形状有区别,所以实验只能得到分子直径的数量级,而不能得到准确值。注意
18、事项(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免浓度改变,造成较大的实验误差。(2)实验前应保持浅盘干净,否则难以形成油膜。(3)浅盘中的水应保持平衡,爽身粉应均匀撒在水面上。(4)向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。(5)待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓。典例精讲典例精讲 释疑解惑释疑解惑【例题1】在用油膜法估测分子的大小实验中,用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸上正方形小方格的边长为10mm,该油膜的面积是m2;若一滴油酸酒精
19、溶液中含有纯油酸的体积是410-6mL,则油酸分子的直径是m(上述结果均保留2位有效数字)。答案：8.410-34.810-10解析：油酸在水面上充分扩散开后,就会形成单分子油膜,即油膜的厚度就是分子的直径,考虑到液体分子间的间隙很小,从而忽略,所以油酸的体积就等于油膜的面积与油膜厚度的乘积;油膜的面积是通过坐标纸上的小方格来计算的,即大于半格算一个整格,所以油膜的面积为84(1010-3)2m2=8.410-3m2。【例题2】在做用油膜法估测分子的大小实验中,104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液有50滴。把1滴该溶液滴入撒有爽身粉的盛水的浅盘里,待油膜形状稳定后
20、,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,然后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸中正方形小方格的边长为20mm。(1)油膜的面积是多少?(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径。答案：(1)2.3210-2m2(2)1.210-11m3(3)5.210-10m科学思维油膜法估测分子大小过程中的“放大法”为了测量分子大小这一极其微小的量,在用油膜法估测分子直径的实验中多次用了间接测量法来达到“放大”的效果:一是将油酸溶于酒精,配制成油酸酒精溶液,对油酸进行稀释;二是数出一定体积的油酸酒精溶液的滴数,得出一滴油酸酒精的体积;三是油膜
21、法本身就起了放大的作用。随堂练习随堂练习1.(实验原理)(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于()A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.求每滴体积时,1mL溶液的滴数多数了几滴D.计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格解析：形成的油膜不是单分子层,计算的油膜厚度就不是分子直径,比分子直径大得多,A正确。滴入水中后酒精都溶入水中,B错误。计算体积时多数了几滴,会使计算的油滴体积偏小,当然计算的分子直径也偏小,C错误。数方格时舍去了所有不足1格的方格,计算出的油膜面积偏小,导致计算结果偏大,D正确。AD2.(实验操作)在用单分子油膜估测分子大小的实验中,
22、某同学的操作步骤如下:取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误:。答案：在量筒中滴入N滴溶液在水面上先撒上爽身粉解析：用单分子油膜法估测分子的大小,首先精确取1mL的油酸,用无水酒精稀释成油酸酒精溶液,并测出一滴的体积V,在盛水盘中倒入2cm深的蒸馏水,为观测油膜的面积,在水面上轻撒一层薄薄的爽身粉,在水面中央轻滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散开,等到油膜不再扩大时,用一块透明塑料(或玻璃)板盖在
23、水面上描出油膜的轮廓图,把这块玻璃放在方格纸上(绘图纸),数出油膜面的格数,然后算出油膜的面积S,于是可求出油膜的厚度h=d=。1.3 分子运动速率分布规律人教版(2023版)高中物理选择性必修第三册返回首页内容索引010203自主预习自主预习 新知导学新知导学合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑课堂小结课堂小结04随堂练习随堂练习课标定位素养阐释1.知道气体分子运动的特点。2.理解气体压强的微观解释。1.掌握气体分子运动的特点,培养科学思维。2.理解压强的微观解释,培养科学思维。自主预习自主预习 新知导学新知导学一、统计规律1.必然事件:在一定条件下,若某事件必然出现,这个事件叫作必然事件。2
24、.随机事件:若在一定条件下某事件可能出现,也可能不出现,这个事件叫作随机事件。3.大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性,这种规律就叫作统计规律。二、气体分子运动的特点1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍,可以把气体分子视为质点。2.气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做匀速直线运动。3.在某一时刻,向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。三、分子运动速率分布图像1.在一定的温度下,气体分子的速率呈“中间多,两头少”的分布规律。当温度升高时,气体分子的平均速率变大,速率分布曲线的峰值向速率较大的一方移动。2.随着温度的升高,所有气体分子运动的速率都增大吗?答案：不是。温度升高,
25、有的气体分子运动速率增大,有的气体分子运动速率减小,但所有气体分子的平均速率增大。四、气体压强的微观解释1.气体对容器的压强:气体分子飞到器壁时,就会跟器壁发生弹性碰撞,就是这个撞击对器壁产生了作用力,从而产生了压强。2.用动量定理解释撞击力:质量为m的气体分子以速度v与器壁碰撞然后原速反弹,气体分子受到的冲量为Ft=-mv-mv=-2mv,气体分子受到的作用力为F=-,据牛顿第三定律,器壁受到的作用力为F=。3.气体的压强:对于大量分子总的作用来说,撞击力表现为连续的和均匀的。器壁单位面积上受到的压力,数值上就是气体的压强。4.气体的压强相关因素:气体分子平均速率越大,单位时间内、单位面积上
26、气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大;若容器中气体分子的数密度越大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就越多,平均作用力也会较大。5.从宏观上看,气体的压强与气体的温度和体积有关,从微观上看,气体的压强由哪两个因素共同决定?答案：从微观上看,气体的压强由气体分子的平均速率和分子的密集程度决定。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)气体的温度升高时,所有气体分子的速率都增大。()(2)某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等。()(3)某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化。()(4)从分子动理论的观点来看,气体对容器的压强源于气体分子的热运动。()(5)若容器中气
27、体分子的数密度大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就越多,平均作用力也会较大。()2.(多选)一定质量的气体,保持其体积不变,只升高温度,压强会增大,从微观来分析这是因为()A.气体分子每次碰撞器壁的平均作用力加大B.器壁单位面积上在单位时间内受到的分子碰撞次数增多C.气体分子数增加D.气体分子密集程度加大解析：气体被等容升温,因温度升高,所以分子的平均速率变大,而气体的体积不变,分子密集程度不变,所以单位时间内器壁单位面积上碰撞的分子数增多,故A、B正确,C、D错误。AB合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑知识点一知识点一气体分子运动的统计规律气体分子运动的统计规律【问题引领问题引领】
28、阅读下面的文字,然后思考问题:统计规律性是支配大量随机事件的整体行为的规律性。随机现象有其偶然性的一面,也有其必然性的一面,这种必然性表现为大量观察或试验中随机事件发生的频率的稳定性,即一个随机事件发生的频率经常在某个定值附近摆动,而且,试验次数越多,摆动越少,这种规律性我们称之为统计规律性。请思考:统计规律性的特点是怎样的?提示：统计规律性只对大量个别随机事件的总体起作用;个别随机事件的数量越多,统计规律性的表现越明显。【归纳提升归纳提升】1.大量对象组成的整体所遵循的规律称为统计规律。2.对大量分子的整体来说,在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是均等的。3.气体分子速率分布规律(1)图像(
29、2)规律在一定温度下,不管个别分子怎样运动,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时,该分布规律不变,气体分子的平均速率增大,分布曲线的峰值向速率大的一方移动。【典型例题典型例题】【例题1】(多选)下图为一定质量的氧气分子在0和100两种不同情况下的速率分布情况,由图可以判断以下说法正确的是()A.温度升高,所有分子的运动速率均变大CDB.温度越高,分子的平均速率越小C.0和100氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布特点D.100的氧气与0的氧气相比,速率大的分子所占比例较大解析：温度升高,分子的无规则运动加剧,分子的平均速率变大,但个
30、别分子的运动速率可能变小,故A、B均错。大量气体分子的速率分布总是呈现“中间多、两头少”的规律,C正确。温度升高,大多数分子的速率增大,D正确。规律总结 (1)热力学统计规律显示气体分子的速率呈现“中间多、两头少”的分布。(2)温度升高,分子的平均速率增大,速率大的分子所占比例增大。【变式训练1】(多选)关于气体分子的运动情况,下列说法不正确的是()A.某一时刻各速率区间内的分子数目是相等的B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C.某一温度下,大多数气体分子的速率不会发生变化D.每个分子的速率一般都不相等,速率很大或速率很小的分子数目都很少解析:各速率区间内的分子数目并不是相等的,呈“中
31、间多、两头少”的统计规律分布,故A错误,D正确。由于分子之间频繁地碰撞,分子随时都会改变自己的运动情况,因此在某一时刻,一个分子速度的大小和方向完全是偶然的,故B正确。某一温度下,每个分子的速率仍然是随时变化的,只是分子运动的平均速率不变,故C错误。AC【问题引领问题引领】知识点二知识点二气体压强的微观解释气体压强的微观解释1.从微观上讲,气体的压强是如何产生的?2.从微观上讲,影响气体压强大小的因素是什么?提示：1.大量分子对器壁碰撞产生持续、均匀的压力,进而产生压强。2.分子的平均速率和分子的密集程度。【归纳提升归纳提升】1.气体压强的产生。单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的,但是大量分子频繁
32、地碰撞器壁,就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看,气体的压强表现为大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。2.决定气体压强大小的因素。一方面,若某容器中气体分子的平均速率越大,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大;另一方面,若容器中气体分子的数密度大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就越多,平均作用力也会越大。画龙点睛气体对器壁的压强可以与雨伞在雨中受到雨点的持续打击力相类比。【典型例题典型例题】【例题2】下列说法正确的是()A.气体对器壁的压强表现为大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B.气体对器壁的压强表现为大量气体分子单
33、位时间作用在器壁上的平均作用力C.气体分子热运动的平均速率减小,气体的压强一定减小D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大解析：气体压强表现为气体分子对器壁单位面积的撞击力,故A正确,B错误。气体压强的大小与气体分子的平均速率和气体分子密集程度有关,故C、D错误。A【变式训练2】有关气体的压强,下列说法正确的是()A.气体分子的速率增大,则气体的压强一定增大B.气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大C.气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大D.气体分子的平均速率增大,气体的压强有可能减小解析：分子的速率增大,撞击力增大,若分子的密集程度减小,则压强有可能减小,故A、C错,D
34、对。分子的密集程度增大,若速率减小,压强也有可能减小或不变,故B错。D课堂小结课堂小结随堂练习随堂练习1.(分子运动统计规律)(多选)在研究热现象时,我们采用统计方法。这是因为()A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B.个别分子的运动不具有规律性C.在一定温度下,大量分子的速率分布也随时间而变化D.大量随机事件的整体会表现出一定的规律性解析：大量分子运动的速率分布是有规律的,可以用统计方法,而个别分子的运动速率瞬息万变,没有规律,故选项B、D正确。BD2.(分子运动特点)(多选)大量气体分子运动的特点是()A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,可在空间里自由移动B.分子的频繁碰撞致使它做
35、杂乱无章的热运动C.分子沿各方向运动的机会相等D.分子的速率分布毫无规律解析：因气体分子间距离较大,分子力弱到可以忽略,分子除碰撞外不考虑其他作用,故可在空间里自由移动,A正确。分子间频繁的碰撞使分子的运动杂乱无章,且向各方向运动的机会均等,B、C正确。气体分子速率按“中间多、两头少”规律分布,D错误。ABC3.(温度对分子速率的影响)下列关于气体分子运动的特点,说法正确的是()A.气体分子运动的平均速率与温度有关B.当温度升高时,气体分子的速率分布不再遵循“中间多、两头少”的统计规律C.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D.气体分子的平均速度随温度升高而增大解析：气体分子的运动与温度有关
36、,温度升高时,平均速率变大,但仍遵循“中间多、两头少”的统计规律,A对、B错。分子运动无规则,而且牛顿运动定律是宏观定律,不能用它来求微观分子的运动速率,C错。大量分子向各个方向运动的概率相等,所以稳定时,平均速度几乎为零,与温度无关,D错。A4.(气体压强的微观解释)决定气体压强大小的因素是()A.气体的体积和气体的密度B.气体的质量和气体的种类C.气体分子的数密度和气体分子运动速率D.气体分子质量和气体分子的速度解析：决定气体压强大小的微观因素是分子密集程度和分子平均速率,宏观上体现在体积和温度上。C1.4 分子动能和分子势能人教版(2023版)高中物理选择性必修第三册返回首页内容索引01
37、0203自主预习自主预习 新知导学新知导学合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑课堂小结课堂小结04随堂练习随堂练习课标定位素养阐释1.理解分子动能的概念。2.理解分子势能的概念。3.掌握内能的概念。1.通过分子动能和分子势能学习,培养科学思维能力。2.通过内能的概念学习,树立科学态度与责任。自主预习自主预习 新知导学新知导学一、分子动能1.分子动能:做热运动的分子具有的动能。2.分子平均动能:所有分子的动能的平均值。3.分子平均动能与温度的关系:物体温度升高时,分子热运动的平均动能增加。4.温度的微观含义:温度是分子平均动能的标志。5.运动速度大的物体中分子的平均动能也大吗?温度高的物体中分子的
38、平均速率一定大吗?答案：分子的平均动能只是由温度决定的,与物体的运动速度无关。温度高的物体中分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。二、分子势能1.分子势能:分子间的作用力所做的功与路径无关,分子组成的系统具有分子势能。2.分子力做功与分子势能变化:分子间的作用力做正功,分子势能减小;分子间的作用力做负功,分子势能增大。3.分子势能Ep与分子间距离r的关系:分子势能Ep随分子间距离r的变化有最小值,即当r=r0时,分子势能最小。4.当分子间距离等于r0时,分子力为零,那么分子间的势能也一定是零吗?分子间距离越大分子势能也越大吗?答案：不一定。分子势能具有相对意义,一般选无穷远处势能为零,这样
39、r0处势能为负值。不一定。当r小于r0时,随分子间距离的增大,分子势能减小;当r大于r0时,随分子间距离的增大,分子势能增大。三、物体的内能1.内能:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。2.普遍性:组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动,所以任何物体都具有内能。3.相关因素:物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。4.物体运动得越来越快,其内能是否一定发生变化?答案：物体的内能指的是物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和。物体运动得越来越快对应的是机械能,两者本质不同,可在一定条件下相互转化,故物体运动得越来越快,其内能有可能变化,也有可能不变。【思考讨论
40、】1.判断下列说法的正误。(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度。()(2)温度是分子平均动能的标志。()(3)温度升高时物体中的每个分子的动能都将增大。()(4)分子的势能是由分子间相对位置决定的能量,随分子间距的变化而变化。()(5)温度高的物体内能大。()2.下列说法正确的是()A.温度低的物体内能小B.温度低的物体,其分子运动的平均速率小C.物体做加速运动时,速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大D.物体的体积改变,内能可能不变解析：内能是指物体内部所有分子动能和分子势能的总和,温度是分子平均动能的标志,故温度低的物体内能不一定小,A错。温度低的物体,其分子平均动能小,但由于不
41、同物体的分子质量不同,所以温度低的物体,其分子平均速率不一定小,B错。物体做加速运动时,速度增大,机械能中的动能增大,但分子热运动的平均动能与机械能无关,而与温度有关,故C错。物体的体积改变,分子势能改变,但内能不一定改变,D对。D合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑知识点一知识点一分子动能分子动能【问题引领问题引领】1.为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能?2.物体温度升高时,物体内每个分子的动能都增大吗?3.物体运动的速度越大,其分子的平均动能也越大吗?提示：1.分子动能是指单个分子热运动的动能,但分子是无规则运动的,因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同,所
42、以研究单个分子的动能没有意义,我们主要关心的是大量分子的平均动能。2.温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的。所以物体温度升高时,个别分子的动能可能减小,也可能不变。3.不是。分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关。【归纳提升归纳提升】1.单个分子的动能由于分子运动的无规则性,每个分子动能大小不同并且时刻在变化。所以单个分子的动能一般没有意义。2.分子的平均动能温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,个别分子的动能可能减小或不变,但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。【典型例题典型例题】【例题1】(多选)下列关于分子动能的说法正
43、确的是()A.物体的温度升高,每个分子的动能都增加B.物体的温度升高,分子的总动能增加C.如果分子的质量为m,平均速率为v,则分子平均动能为mv2D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与分子的总数之比解析：温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加,但是其中个别分子的动能有可能减小,A错、B对。分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与分子总数的比值,所以C错、D对。BD误区警示 温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应。【变式训练1】下列关于物体的温度与分子动能的关系,说法正确的是()A.某物体的温度是0,说明
44、物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大C.物体温度升高时,分子平均动能增大D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高解析：某物体温度是0,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地运动,A错。当温度升高时,分子运动加剧,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大,B错,C对。物体的运动速度越大,物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定越高,D错。C【问题引领问题引领】知识点二知识点二分子势能分子势能1.功是能量转化的量度,分子力做功对应什么形式的能量变化呢?2.若分子力表现为引力,则分子间距离增大时,分子力做什么功?分子势能如
45、何变化?分子间距离减小时,分子力做什么功?分子势能如何变化?3.若分子力表现为斥力,则分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢?提示：1.分子力做功对应分子势能的变化。2.负功分子势能增大正功分子势能减小3.分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小;分子间距离减小时,分子力做负功,分子势能增大。【归纳提升归纳提升】分子势能的大小与分子间的距离有关,宏观上与物体的体积有关。当分子间的距离发生变化时,分子力做功,分子势能发生变化。(1)当分子间的距离rr0时,分子间的作用力表现为引力,分子间的距离增大时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的增大而增大。(2)当分子间的距离r0为斥力,F
46、r0时,分子力随分子间距离的增大而增大C.当分子间距离rr0时,分子势能随分子间距离的增大而增大D.当分子间距离rr0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,此时分子力做负功,分子势能增大,选项B错误,C正确。当分子间距离rr0时,随着分子间距离逐渐减小,分子力逐渐增大,而此过程中分子力做负功,分子势能增大,知选项D正确。方法归纳 分子力图像与分子势能图像应用注意事项(1)分子力的变化由分子力与分子间距的关系图判断。(2)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大。(3)判断分子势能的变化有两种方法:看分子力做功情况;直接由分子势能与分子间距离的
47、关系图线判断,但要注意r=r0是分子势能最小的点。三三分子热运动和物体的内能分子热运动和物体的内能1.分子热运动:分子热运动是永不停息且无规则的,温度越高,分子热运动越剧烈。大量分子的运动符合统计规律。扩散现象能直接说明分子在做热运动,而布朗运动能间接说明分子在做热运动。2.物体的内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和。(1)由于温度越高,分子平均动能越大,因此物体的内能与温度有关。(2)由于分子势能与分子间距离有关,而分子间距离与物体体积有关,因此物体的内能与物体的体积有关。(3)由于物体所含物质的量不同,分子数目不同,分子势能与分子动能的总和不同,因此物体的内能与物质的量也
48、有关系。总之,物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关系。【例题3】(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是()A.某种物体的温度为0,说明该物体中分子的平均动能为零B.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大C.当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都增大但引力增大得更快,所以分子力表现为引力D.10g100水的内能小于10g100水蒸气的内能BD解析：某种物体的温度是0,不是物体中分子的平均动能为零,故A错误。温度是分子平均动能的标志,故物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,内能的多少还与物质的量及体积有关,所以内能不一定增大,故B正确。当分子间的距
49、离增大时,分子间的引力和斥力均减小,斥力减小得快,故C错误。同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量,所以100的水的内能小于100相同质量的水蒸气的内能,故D正确。方法归纳 分子的动能、分子的势能与物体内能的比较项目定义微观宏观量值分子的动能物质的分子不停地运动着,运动着的分子所具有的能分子永不停息地做无规则运动与温度有关永远不等于零分子的势能物体的分子由它们的相对位置所决定的能由分子间存在相互作用的引力和斥力所决定的能与物体的体积有关可能等于零物体的内能物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和分子永远运动,分子间存在作用力与分子数、温度、体积有关永远不等于零2.1 温度和温标人教版(2
50、023版)高中物理选择性必修第三册返回首页内容索引010203自主预习自主预习 新知导学新知导学合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑课堂小结课堂小结04随堂练习随堂练习课标定位素养阐释1.知道状态参量和热平衡的概念。2.理解热平衡定律及温度的意义。3.知道温度计的构造,理解温标、热力学温度的意义。1.通过状态参量、热平衡的概念的学习形成物理观念。2.通过热平衡、温度的学习,掌握科学思维方式。3.通过热力学温标、摄氏温标的学习形成严谨的科学态度。自主预习自主预习 新知导学新知导学一、状态参量与平衡态1.热力学系统。研究某一容器中气体的热学性质,其研究对象是容器中的大量分子组成的系统,这在热学中叫作