（新课标）2018年高考物理总复习第十三章热学教案选修3 - 3

第十三章 热 学（选修3-3）

纲 要 求 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏伽德罗常数 气体分子运动速率的统计分布 温度、内能 固体的微观结构、晶体和非晶体 液晶的微观结构 Ⅰ 理想气体 饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压 相对湿度 热力学第一定律 能量守恒定律 热力学第二定律 中学物理中涉及的国际液体的表面张力现象 Ⅰ 单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压 气体实验定律 第69课时 分子动理论 内能(双基落实课)

[命题者说] 本课时内容既是高考选考内容，又是热学最基本的知识，因此高考针对这些内容命题时，难度不会很大。在复习这部分内容时，只需全面复习，不需要过深的挖掘。

一、分子动理论和阿伏伽德罗常数 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小

①一般无机分子直径的数量级约为：10②一般无机分子质量的数量级约为：10

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考 情 分 析 Ⅰ 1.命题规律 本章知识点比较多，而高考重Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 点考查的内容包括分子动理论、固体和液体的性质、气体Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 实验定律及热力学第一定律等知识。题型一般为选择＋计算。 2.考查热点 预计在2018年高考中，对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方Ⅰ 程的应用为重点。 Ⅱ 实验十三：用油膜法估测分子的大小 m。 kg。

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(2)阿伏伽德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号NA表示，NA

＝6.02×10 mol。

2．分子热运动：指分子永不停息的无规则运动

(1)扩散现象：指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行。

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(2)布朗运动：指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。微粒越小，温度越高，布朗运动越显著。

3．分子间的相互作用力

分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图所示。

(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；

(2)当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力；

(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力； (4)当r＞10r0(10 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)。

[小题练通]

1．(2016·北京高考)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并且PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。

据此材料，以下叙述正确的是( )

A．PM10表示直径小于或等于1.0×10 m的悬浮颗粒物 B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力 C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动 D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

解析：选C PM10直径小于或等于10 μm，即1.0×10 m，选项A错误；PM10悬浮在空中，表明空气分子作用力的合力与其重力平衡，选项B错误；PM10和大悬浮颗粒物的大小符合做布朗运动的条件，选项C正确；据题中材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，选项D错误。

2．下列关于布朗运动的说法中正确的是( )

A．布朗运动是微观粒子的运动，其运动规律遵循牛顿第二定律 B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映 C．布朗运动是液体分子与固体分子的共同运动 D．布朗运动是永不停息的，反映了系统的能量是守恒的 E．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动

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解析：选ADE 布朗运动是悬浮的固体小颗粒不停地做无规则的宏观的机械运动，故符合牛顿第二定律，它反映了液体分子永不停息地做无规则运动，A、E正确，B、C错误；微粒运动过程中，速度的大小与方向不断发生改变，与接触的微粒进行能量交换，D正确。

布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。

二、温度和内能 1.温度

两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。

2．摄氏温标和热力学温标

摄氏温标(t) 热力学温标(T) 单位 ℃ 规定 在标准大气压下，冰的熔点是0_℃，水的沸点是100 ℃ 零下273.15_℃即为0 K 关系 T＝t＋273.15 KΔT＝Δt K 3．分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。

(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。 4．分子的势能

(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。 (2)分子势能的决定因素

①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能Ep

与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。

②宏观上——决定于体积和状态。

5．物体的内能

(1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(2)改变物体内能有两种方式：做功和热传递。

[小题练通]

1．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是( )

A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大 B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少 C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变 D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少

解析：选A 若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A正确，B错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，C、D均错误。

2．(2017·吉林省实验中学模拟)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时，分子势能为零，下列说法正确的是( )

A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能也增大 B．在r

E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

解析：选BCE 在r＞r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增大，势能减小，选项A错误；在r＜r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，选项B正确；在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，选项C正确；在整个过程中，只有分子力做功，分子动能和势能之和保持不变，在r＝r0时，分子势能为负值，选项D错误，E正确。

分析分子动能和势能的变化情况时，要根据功能关系进行分析：分子力做正功，分子动能增大，势能减小；分子力做负功，分子动能减小，势能增大。

[课堂跟踪检测] 1．下列说法正确的是( )

A．气体扩散现象表明了气体分子的无规则运动

B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大 C．布朗运动的实质就是分子的热运动

D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 E．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小

解析：选ABE 布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动，它是液体分子无规则热运动的反映，选项C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项D错误。

2．(2017·河南名校联考)关于分子间的作用力，下列说法正确的是( ) A．分子之间的斥力和引力同时存在

B．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小 C．分子间距离减小时，分子力一直做正功 D．分子间距离增大时，分子势能一直减小

E．分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置

解析：选ABE 分子之间的引力和斥力是同时存在的，A正确；分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，B正确；若分子间距离小于平衡位置间距，分子力表现为斥力，则随分子间距离减小，分子力做负功，C错误；若分子间距离大于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能增大，D错误；若分子间距离小于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能先减小后增大，可能存在分子势能相等的两个位置，E正确。

3．如图所示为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( )

A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子势能Ep最小

D．在r由r1增大的过程中，分子间的作用力做正功 E．在r由r2增大的过程中，分子间的作用力做负功

解析：选BCE 两分子系统的势能Ep最小值对应分子平衡位置，即r2处为平衡位置，当

r＞r2时，分子间的作用力表现为引力，当r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，选项B

正确，A错误；当r＝r2时，分子间势能Ep最小，选项C正确；在r由r1增大到r2的过程中，分子间的作用力做正功，分子势能减小，由r2继续增大的过程中，分子间的作用力做负功，分子势能增大，选项D错误，E正确。

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