高 三 物 理（第18周）
【
知识点
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及高考要求】
1、(A)物质是由大量分子组成的，分子的热运动，布朗运动。分子间的相互作用力。
2、(A)分子热运动的动能，温度是分子热运动平均动能的标志。物体分子间的相互作用势能。物体的内能。
3、(A)做功和热传递是改变物体内能的两种方式。热量，能的转化和守恒定律。
4、(A)能量的利用和能源的开发
说明：不要求知道热力第一定律的表达式。
【内容概要及考查特点】
本章从两个方面来研究热现象及其规律：一是从物质的微观结构即分子动理论的观点来解释与揭示热学宏观量及热学规律的本质；二是以观察实验事实为依据，寻求热学参量间的关系及热功转换关系。分子动理论是物质的微观结构学说，它是宏观现象与微观本质之间的联系纽带，复习时要把握住宏观与微观之间的联系桥梁——阿伏加德罗常数的作用。能的转化与守恒定律是自然界普遍适用的规律，在分析任何自然现象时我们都要树立能量的观点，用能的转化与守恒定律来分析和解决问
题
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。
试题形式常以选择题、填空题出现，也经常遇见估算题。
【知识点及素质训练】
一、分子动理论
【知识点析】
一、分子动理论的内容：
1、第一观点是：“物质由大量的分子组成的.”分子是由原子组成的，分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒.可从以下几个方面来加以理解.
(1)阿伏伽德罗常数N是指1moL的任何物质含有的微粒数相同.通常取6.02×1023moL-1.其计算表达式为：或等于，即，这个数是十分巨大的，分子的体积和质量都十分小.从而说明物质是由大量分子组成的.物质所含的分子数.
(2)分子质量的计算 ，一般来说数量级为10－26kg.
(3)分子直径的计算有两种：其一建立分子的球模型，；其二建立分子的立方体模型，.一般来说数量级为10－10m.不论把分子看作球体模型，还是立方体模型，都只是一种简化模型，是一种近似处理的
方法
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，由于模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级都是10－10m，二者是一致的.
另外要注意：在估算
标准
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状况下气体分子间的距离时，气体分子间距离较大，各分子虽然做热运动，但仍可看作是均匀分布的.1moＬ任何气体在标准状况下的体积均为22.4L，将其分成若干个小立方体，每个小立方体内装一个分子，则立方体的边长即为分子间的距离..
分子直径的大小除了用两种方法计算外，还可用油膜法测定分子直径，实验步骤为：
第一，测出一滴油的体积V；
第二，把油滴滴在水面上散开，形成单分子油膜，如图8-1所示. 。
第三，把油分子看成球形且一个紧挨着一个，则油膜的厚度就近似认为等于油分子的直径.
第四，测出油膜散开的面积S.
第五，计算公式. 即为油分子的直径。
2、第二个观点是：“分子永不停息地作无规则运动．”我们把这种运动叫分子热运动，分子热运动的实验基础是扩散现象和布朗运动.
（1）扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象叫扩散现象．温度越高，扩散现象越明显.
（2）布朗运动：我们把悬浮在液体或气体中的微粒做永不停息地无规则的运动叫布朗运动.其产生的原因是：组成液体或气体的大量分子在做杂乱无章的运动，不断地撞击悬浮在其中的布朗小颗粒、对于每个小颗粒来说，由于在任何时刻分子从各方面对颗粒的冲击作用不平衡，所以小颗粒就要朝着冲击作用较弱的方向运动.对于课本图中的折线是小颗粒每隔ts所在位置的连线，并不是微粒的运动轨迹，它只是为了表明微粒在作极短促的，无定向跳动过程中移动的顺序而作的连线，小颗粒的运动不是分子的运动.分子的大小只是作布朗运动小颗粒大小的几千分之一.布朗运动只能间接显示物质分子处于永恒的热运动中，它是分子热运动的一个有力证明.温度越高，布朗运动越显著，反映了液体分子运动越激烈，可见，分子的无规则运动与温度有关，因此，分子的无规则运动叫做分子的热运动. 要注意微粒质量较大时，难以改变运动状态，不易观察到布朗运动。
3、第三观点是：“分子间存在着相互作用力（引力、斥力）”.分子和分子间十分接近时所显示的相互作用力就是分子力. 分子力是邻近的分子间原子核的正电荷和核外负电荷之间的相互作用而引起的。分子间同时存在着引力和斥力.而引力和斥力的大小是随分子间的距离变化而变化的.在某一瞬间分子间究竟是表现为斥力还是引力，取决于它们之间的合力，这个合力就是分子力，分子力表现为引力还是斥力跟分子间的距离有关.如图8-3所示，r0为平衡距离．数量级为10－10m。
(1)当r=r0时，引力和斥力的作用抵消，分子等于零，分子处于平衡态.
(2)当r>r0(10－10m到10－9m)两分子间的斥力和引力的平衡被跛坏，它们都随着距离的增大而减小，但斥力减小得更快，表现为引力，r一旦大于10－9m，分子间的作用力变得十分微弱，近似认为没有相互作用力.
(3)当r
r0时，分子势能随分子间的距离增大而增大；当rr0时，分子间显示引力；当rr0，分子间距离减小时，引力做正功，分子势能减小，故选项B不正确；物体体积变化时，分子间作用力做了功，分子势能也有了变化，故选项C是正确的；当r=r0时，分子间斥力和引力大小相等，如果分子间距离减小，分子间斥力做负功，分子势能增大；如果分子间距离增大，分子间引力做负功，分子势能也增大，因此选项D是正确的，综合所述，选项C、D均为正确的.
［思考1］两个分子之间距离为r0，分子间的引力和斥力大小相等，下列说法正确的是：A、当分子之间距离为r0时，分子具有最大势能；B、当分子之间距离为r0时，分子具有最小势能，距离变大或减小，势能都变大；C、分子之间距离大于r0时，引力增大.斥力减小，势能变大；D、分子之间距离小于r0时，引力减小，斥力增大，势能变小.（ ）
［提示］分子间引力、斥力同时存在，且都随r增大而减小，但斥力减得快，由此可判断C、D都不对，当rr0时，表现为引力，r增加，引力做负功，分子势能增加，当r=r0时，分子势能最小.综合上述可作出选项B是正确的判定.
［例题2］下列说法正确的是：
A、温度低的物体内能小。
B、温度低的物体内分子运动的平均速率小。
C、物体做加速度运动时，速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大。
D、外界对物体做功时，物体的内能不一定增加。
［解析］内能指物体内所有分子的动能和势能总和。温度低的物体其分子平均动能小，但所有分子的平均动能和势能的总和不一定小。温度低分子平均动能小，而不同物质的分子质量不同。所以温度低的物体分子，平均速率不一定小；物体运动的速度增大，其宏观整体的动能增大，但只要温度不变，物体内分子无规则运动的平均动能就不变；物体内能的改变要看做功和热传递的代数和，只说做功过程，没说热传递过程，物体内能不一定增加，故选项D正确。
［思考2］在下列叙述中，正确的是
A、物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大。
B、布朗运动就是液体分子的热运动。
C、对一定质量的气体加热，其内能一定增加。
D、1克0℃水的内能比1克0℃冰的内能大。
［提示］温度是大量分子的平均动能标志，是分子做热运动的剧烈程度的标志，故A正确；布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动，B不正确；引起内能变化的物理过程有做功和热传递两种，那么仅掌握物体做功情况，而不了解热传递情况，或者仅知物体热传递情况而不了解做功情况，是不能判断内能如何变化的，C不正确；对于相同质量0℃的水和冰来说，分子数相同，分子平均动能相同，但水的分子势能大于冰的分子势能，故D正确。
［例题3］质量为100g的铅弹，以200m/s的水平速度射入静止在光滑水平面上，质量为1.9kg的靶子而未穿出.求：（1）铅弹损失的动能；（2）此过程中产生的热能是多少？
［解析］据题意可得出：（1）铅弹与靶在水平方向未受外力作用；这一系统的动量守恒.设它们共同的速度为V，则有：mV0=(M+m)V, ,则铅弹损失的动能为：
=1995（J）
（2）此过程中产生的热能应为整个系统损失的动能.
由上可知，铅弹损失的动能比系统损失的动能大95J，这说明铅弹损失的动能分为两部分：一是转移到靶子上，使靶子动能增加；二是系统损失的动能即为转化为内能.
［思考3］如图8-6所示，木球A连同镶着的铁钉的
质量为100g，用长0.5m的细线悬于天花板
的O点，现把线拉至水平释放，摆至最低点
与另一质量为100g的木球B相碰，并结合
在一起假设铁钉的质量为1g，损失的机械能
全部被铁钉吸收则铁钉的内能增加了多少？
［提示］A球摆至最低的速度，根据机械能守恒有：，A、B球相碰后，具有相同速度，设其为V，据动量守恒有：（mA+mB）V=mAV0，；碰后，总动能的减少即机械能的损失,=
[例题4]单摆在空气中作阻尼振动时，用E1表示它的机械能，E2表示它的内能，E3表示它的内能和机械能的和，则在振动过程中单摆的（ ）
A、E1逐渐增大，E2逐渐减小，E3逐渐减小
B、E1逐渐减小，E2逐渐增大，E3不变
C、E1逐渐减小，E2逐渐减小，E3逐渐减小
D、E1、E2、E3均不变
[析与解]单摆在振动过程中由于空气摩擦，机械能不断减小，转化为单摆的内能和空气的内能。故选A。
[注意]所谓“摩擦生热”，其本质是克服摩擦力做功转化为内能，如冬天搓手取暖，双手均会变热。
[思考3]两个瓶中均装有氧气，甲瓶温度为10℃，乙瓶温度为20℃，下列说法中正确的是（ ）
A、乙瓶氧气的分子平均动能一定比甲瓶的大
B、乙瓶氧气的内能一定比甲瓶的大
C、乙瓶氧气的分子速率都比甲瓶的大
D、若以3m/s的速度匀速成移动甲瓶，则瓶内气体的内能会因分子动能的增加而增加
[提示]温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，物体的内能取决于物质的量，体积和温度与宏观上的物体速度无关，故选A。
[注意]对单个分子而言温度没有意义，它反映的是大量分子热运动的剧烈程度。温度相同时，即使是不同的气体，如氢气和氧气，它们的分子平均动能也相同。另外，机械能和内能是两种不同形式的能量，它们之间没有直接联系，但在一定条件下可以转化。
【素质训练】
1、关于分子间势能和物体的体积关系，正确的是（ ）
A、体积增大，分子间势能一定增加
B、气体分子的距离增大，分子间的势能减小
C、物体的体积增大，分子间势能有可能增加
D、物体体积减小，分子间势能减小
2、用r表示两分子间的距离,EP表示其分子势能,r0为平衡距离.设两分子相距很远时,EP=0,则( )
A、当r>r0时，EP随r的增大而增大
B、当r
计划
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在瀑布底部利用水流能发电，设在瀑布顶部水流速度与从发电机处水轮机内流出的速率相等，且水流能有65%被利用，求安装的发电机功率至少有多大？
24、1mol铜的质量是63.5g，铜的密度是8.9×103kg/m3，试估算一个铜原子的质量和体积。
25、子弹质量m=8g，以v=200m/s的水平初速度射入墙壁并停留在其中，子弹在墙壁内所产生的热量为多少？
【素质训练参考答案】
一、分子的动理论
1、D 2、D 3、A 4、AB
二、内能、能的转化和守恒定律
1、C 2、AB 3、D 4、B 5、A 6、BD 7、B ACDE
8、BC 9、C 10、AD
11、D 12、C 13、A 14、C 15、C 16、A、D 17、； 18、1.0×1022;
19、7.3×1025个 ;
20、提示每个分子占有的体积，，可见，气体分子间的作用力→分子力近似等于零。
21、(1) 50m/s； (2) 11.6J； (3) 12J
提示：求出铅弹穿透小球后铅弹的速度V1和小球的速度V2，它们的落地时间为t=
.
则有：
据动量守恒定律有：mV=mV1+MV2.
系统机械能的损失为：
铅弹损失的动能为：
22、6×106J
23、3.9×103KW
24、1.05×10-25kg 1.2×10-29m3
25、160J
图8-1�
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图8-3�
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图8-2�
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图8-5�
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新能源�
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地 热�
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核能→反应堆成太阳能→太阳灶�
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光电池�
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电动机�
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发电机�
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常规能源�
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风力→风车�
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水力→水轮机�
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天然气
石 油
煤�
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燃烧�
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机械能�
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内能�
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电热器�
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电能�
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热机�
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图8-6�
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真空�
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销钉�
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图8-7�
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浙公网安备 33021202002483