1、名師點(diǎn)撥學(xué)科：物理開(kāi)始學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容：第五章 分子運(yùn)動(dòng)論 熱和功一、考綱要求物質(zhì)是由大量分子組成的，分子的熱運(yùn)動(dòng)、布朗運(yùn)動(dòng)，分子間的相互作用力(A)。分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，溫度是物體的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志；物體分子間的相互作用勢(shì) 能，物體的內(nèi)能(A)。做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，熱量，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(A)。能量的利用和能源開(kāi)發(fā)(A)。說(shuō)明：不要求知道熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式。二、知識(shí)結(jié)構(gòu)本章主要研究熱現(xiàn)象及規(guī)律，即物體內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。研究的方法有兩種：一是宏觀 的方法，根據(jù)觀察與實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的熱學(xué)規(guī)律，用嚴(yán)密的邏輯推理研究宏觀物體的熱性質(zhì)；另 一種方法是微觀方法，從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，根

2、據(jù)微觀粒子所遵循的熱力學(xué)規(guī)律，研究由 大量微觀粒子組成的宏觀物體的熱學(xué)性質(zhì)。用油膜法測(cè)分子的直徑，引入阿伏加德羅這個(gè)聯(lián)系宏觀量與微觀量的常數(shù)，得出物質(zhì)由 大量分子組成的事實(shí)；從觀察布朗運(yùn)動(dòng)中，知道分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且這種運(yùn) 動(dòng)與溫度有關(guān)；又從事實(shí)推理出分子間存在相互作用的引力和斥力，且這種相互作用力與分 子間距離有關(guān)。正因?yàn)榻M成物質(zhì)的微觀粒子遵循以上熱力學(xué)規(guī)律，才使得物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、體 積、溫度、物態(tài)有關(guān)，也正是因?yàn)槲矬w的內(nèi)能與這些量有關(guān)，才使得改變物體的內(nèi)能方式有 兩種：做功和熱傳遞。三、知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)提示油膜法測(cè)分子的直徑用油膜法測(cè)分子的直徑有兩個(gè)理想化近似條件:把在水

3、面上盡可能分散開(kāi)的油膜視為 單分子油膜。把形成單分子油膜的分子視為緊密排列的球形分子，此時(shí)只須測(cè)出油滴的體 積V，再測(cè)出油膜的面積S，由d= V可算出油分子的直徑。S利用阿伏加德羅常數(shù)對(duì)微觀量的結(jié)算阿伏加德羅常數(shù)起溝通宏觀量和微觀量的橋梁作用，微觀量是指直接描述分子的幾何性 質(zhì)和物理性質(zhì)的物理量，如分子直徑d，分子體積V分，分子質(zhì)量m。；宏觀量指物質(zhì)的密度 p，物體的質(zhì)量m，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M，物質(zhì)的摩爾體積V摩。它們之間的運(yùn)算關(guān)系是：分子質(zhì)量m。=M/N。固體、液體分子體積V尸摩/N。在體積V中的分子數(shù)n=Vp N0/M在質(zhì)量m中的分子數(shù)n=mN0/M對(duì)微觀量估算首先要建立微觀模型：對(duì)液體、固

4、體來(lái)說(shuō)，微觀模型是：分子緊密排列，將物質(zhì)的摩爾體積分成No個(gè)等分， 每一等分就是一個(gè)分子的體積。在估算分子直徑時(shí)，設(shè)想分子是一個(gè)球體。在估算分子間距 離時(shí)，設(shè)想分子是一個(gè)正方體，正方體的邊長(zhǎng)即為分子間距。氣體分子不是緊密排列的，所以上述微觀模型對(duì)氣體不適用，但上述微觀模型可用來(lái) 估算氣體分子間的距離。（N=6.02X 1023mol-i，保留一位有效數(shù)字）解析：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1摩爾的氧氣的體積是22.4升。每個(gè)氧分子占據(jù)的空間體積為：V=v =m3=3.7X 10-26m3。把這個(gè)空間看成N6.02 x 1023一個(gè)小立方體，兩個(gè)氧分子所占空間的中心間距，可以看作分子間距離，它就等于小立方體 的邊

5、長(zhǎng)。氧分子間距離d=新=把.7 x 10-26 m=3X 10-9m說(shuō)明：這里要求學(xué)生能夠想象微觀模型，并利用宏觀量和阿伏加德羅常數(shù)對(duì)微觀模型進(jìn) 行有關(guān)計(jì)算；另一方面也可考察學(xué)生對(duì)有效數(shù)字、數(shù)量級(jí)及基本運(yùn)算技能掌握的情況。布朗運(yùn)動(dòng)的成因及其意義。布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體（或氣體）中的微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)并不是分子的運(yùn)動(dòng)， 而是由于微粒受到分子撞擊力不平衡所致，故它能反映分子的運(yùn)動(dòng)特征，即布朗運(yùn)動(dòng)的意義： 布朗運(yùn)動(dòng)的永不停止，說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)是永不停止的。布朗運(yùn)動(dòng)路線無(wú)規(guī)則，說(shuō)明分子運(yùn) 動(dòng)是無(wú)規(guī)律的。布朗運(yùn)動(dòng)隨溫度的升高而越加劇烈，說(shuō)明分子的無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)劇烈程度與溫 度有關(guān)。例：關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)

6、法中正確的是（）布朗運(yùn)動(dòng)指的是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。與固體微粒相碰撞的液體分子越少，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著液體的溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著布朗運(yùn)動(dòng)只能在液體中發(fā)生解析：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體（或氣體）中的微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的運(yùn)動(dòng)， 它的產(chǎn)生是液體分子對(duì)固體顆粒的撞擊不平衡引起的，與顆粒的大小以及液體或氣體的溫度 有關(guān)。因?yàn)楣腆w顆粒越小，與顆粒相撞的分子數(shù)也越少，這種撞擊的不平衡越明顯；液體或 氣體的溫度越高，撞擊的越劇烈。綜上所述，答案為BC。說(shuō)明：這道題主要考查學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)成因以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握情況。分子之間的相互作用分子之間存在著相互作用的引力f引和相互作用的f斥，實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的分

7、子力F是分子 引力f引和分子斥力f斥的合力。f引和f斥是同時(shí)存在的，它們的大小與分子間距離有關(guān)，且 都隨分子間距離的增大而減小，只不過(guò)斥力減小得更快些。因此有：當(dāng)rro，f斥Vf引 分子力F表現(xiàn)為引力當(dāng)r = r。，f斥=引 分子力F=0當(dāng)rVr。，f斥引 分子力F表現(xiàn)為斥力這里ro的數(shù)量級(jí)約為米。分子力屬短程力，當(dāng)分子間的距離的數(shù)量級(jí)大于10-9米時(shí)，已經(jīng)變得十分微弱，可以認(rèn) 為分子力為零。例：關(guān)于分子間作用力，下列說(shuō)法中正確是（）當(dāng)分子間距離為ro時(shí)，它們之間既沒(méi)有斥力也沒(méi)有引力。分子間的距離大于ro時(shí)，分子間只有引力分子間的引力和斥力都隨分子間的距離的增大而減少分子間的平衡距離r。與分子

8、直徑是同一數(shù)量級(jí)解析：分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，它們的大小都隨分子間距離的增大而 減小，且斥力減小得更快些。分子力是相互作用的引力和斥力的合力，當(dāng)rr。時(shí)，f引f 斥，分子力表現(xiàn)為引力；當(dāng)rr。時(shí)，f引Vf斥，分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r = r。時(shí)，f引=斥， 分子力為零，r。的數(shù)量級(jí)為米，與分子直徑同數(shù)量級(jí)。綜上所述，答案為CD。說(shuō)明：這道題主要考查學(xué)生對(duì)分子力隨分子距離變化規(guī)律的掌握，另外要知道分子間平 衡距離r的數(shù)量級(jí)。物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、體 積、溫度、物態(tài)有關(guān)。這是因?yàn)閷?duì)于某種物質(zhì)來(lái)說(shuō)物體的質(zhì)量越大，分子數(shù)也就越多

9、，物體 的內(nèi)能也就越多；物體的溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的動(dòng)能也就越大；分子勢(shì)能與物 體的體積有關(guān)，當(dāng)rr，r增大，即物體體積增大時(shí)，分子力為引力，分子力做負(fù)功，分 子勢(shì)能增加，當(dāng)rVro時(shí)，r減小，即物體的體積減小時(shí)，分子力為斥力，分子力做負(fù)功， 分子勢(shì)能增加。對(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō)，由于不考慮分子間的相互作用力，即不考慮分子勢(shì)能，所以理想氣 體的內(nèi)能只跟理想氣體的質(zhì)量、溫度有關(guān)。例：溫度高的A物體一定比溫度低的B物體的內(nèi)能大嗎?物體A分子的平均速率也一定 比物體B分子的平均速率大嗎？解析：物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和，由物體的質(zhì)量、溫度、體積和 物態(tài)共同決定。溫度是分子平均動(dòng)能

10、的標(biāo)志，溫度高，只能說(shuō)明分子的平均動(dòng)能較大，而由 于不知道A、B物體的分子數(shù)的關(guān)系，也就無(wú)法判斷哪個(gè)物體的內(nèi)能大。又由于不知道A、B 物體的分子質(zhì)量關(guān)系，因此也無(wú)法判斷哪個(gè)物體的分子平均速率大。即以上兩種說(shuō)法均不一 定成立。說(shuō)明：這道題主要考查學(xué)生對(duì)“物體的內(nèi)能由哪些物理量決定”的掌握。熱和功改變物體的內(nèi)能的途徑就是設(shè)法改變物體的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能，最終達(dá)到改變物體的 內(nèi)能的目的，物理過(guò)程有做功和熱傳遞兩種方式。做功是其它形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化， 熱傳遞是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。當(dāng)物體對(duì)外界做功時(shí)，物體的內(nèi)能減少，當(dāng)外界對(duì)物體做功 時(shí)，物體的內(nèi)能增加；當(dāng)物體從外界吸熱時(shí)，物體的內(nèi)能增加，當(dāng)物體向

11、外界放熱時(shí)，物體 內(nèi)能減少。例：關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說(shuō)法正確的是（）物體的內(nèi)能改變時(shí)，其溫度必定改變物體對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變對(duì)物體做功，其內(nèi)能必定改變；物體對(duì)外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變?nèi)粑矬w與外界不發(fā)生熱交換，其內(nèi)能必定不改變。解析：改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞，這兩種方式即可同時(shí)進(jìn)行也可單獨(dú) 進(jìn)行。物體的內(nèi)能變化時(shí)，其溫度不一定改變，A項(xiàng)錯(cuò)。物體對(duì)外做功或外界向物體傳遞熱量， 物體的內(nèi)能不一定改變，因?yàn)槲矬w對(duì)外做功的同時(shí)外界向物體傳遞熱量或外界向物體傳遞熱 量的同時(shí)物體對(duì)外做功均能保證物體的內(nèi)能不變，故B項(xiàng)正確。同B項(xiàng)理由，對(duì)物體做

12、功或 物體對(duì)外傳出一定熱量，物體的內(nèi)能不一定改變，即C項(xiàng)錯(cuò)。對(duì)于D項(xiàng)，若物體與外界不發(fā) 生熱傳遞，但若與對(duì)外做功或?qū)ξ矬w做功，其內(nèi)能也會(huì)改變，故D項(xiàng)錯(cuò)。綜上所述，答案為B。說(shuō)明：這道題主要考查改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞?！就竭_(dá)綱練習(xí)】（一）選擇題： 只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子間的平均距離（）阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的質(zhì)量和體積阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度該氣體的密度，體積和摩爾質(zhì)量（說(shuō)明：考查對(duì)分子間有空隙的確切理解。）通常把白菜腌成咸菜需要幾天時(shí)間，而把白菜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需 幾分鐘，造成這種差別

13、的主要原因是（）白菜分子間有空隙，易擴(kuò)散炒菜時(shí)溫度高，分子熱運(yùn)動(dòng)激烈鹽的分子太小了，很容易進(jìn)入白菜中鹽分子間有相互作用力（說(shuō)明：考查影響分子熱運(yùn)動(dòng)的因素。） 下面所列舉的現(xiàn)象，哪些能說(shuō)明分子是不斷運(yùn)動(dòng)著的（）將酒瓶蓋打開(kāi)后能聞到酒味大風(fēng)刮過(guò)，公路上塵土飛揚(yáng)潑在地上的水，過(guò)一段時(shí)間后就干了懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)（說(shuō)明：考查空氣中塵埃的運(yùn)動(dòng)是否為分子運(yùn)動(dòng)。） 較大的懸浮顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)，是由于（）顆粒的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變各個(gè)方向的液體分子對(duì)顆粒的沖力相互平衡液體分子不一定與顆粒相撞顆粒分子與液體分子相互作用力達(dá)到平衡（說(shuō)明：考查形成布朗運(yùn)動(dòng)的原因以及力的平衡。）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，

14、下列四個(gè)論述中正確的是（）當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必增大當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可以不變當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大（說(shuō)明：分子內(nèi)部變化與壓強(qiáng)的關(guān)系。）A、B兩分子相距較遠(yuǎn)，此時(shí)它們之間的分子力可忽略，設(shè)A固定不動(dòng)，B逐漸向A靠近，直到很難再靠近的整個(gè)過(guò)程中（）分子力總是對(duì)B做正功B總是克服分子力做功B先克服分子力做功，然后分子力對(duì)B做正功分子力先對(duì)B做正功，然后B克服分子力做功說(shuō)明：考查分子間相互作用力變化情況以及分子力做功。在一個(gè)完全真空的絕熱容器中放入兩個(gè)物體，它們之間沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，這是因?yàn)锳.兩物體沒(méi)有接觸C.兩物體溫度相同真空容器不能

15、發(fā)生對(duì)流D.兩物體具有相同的內(nèi)能（說(shuō)明：考查熱傳遞發(fā)生時(shí)不一定接觸，也不需要媒介。）理想氣體封閉在絕熱的氣缸內(nèi)，當(dāng)活塞壓縮氣體時(shí)，下述有關(guān)氣體分子的各量敘述正 確的是（）所有氣體分子的速率增大氣體分子的平均動(dòng)能不變氣體分子的密度增大單位時(shí)間內(nèi)氣體分子碰撞器壁單位面積的次數(shù)增大。（說(shuō)明：考查對(duì)理想氣體做功，理想氣體的溫度變化情況。）質(zhì)量為口1的密閉絕熱氣缸，放在光滑水平面上，缸內(nèi)用隔板將氣缸分成兩部分，左側(cè) 為真空，右側(cè)是質(zhì)量為m2的理想氣體，隔板用銷(xiāo)釘K釘在缸壁上，如圖，若將銷(xiāo)釘K豎直 向上拔出，氣缸將（）2A.靜止不動(dòng)C.向右勻速運(yùn)動(dòng)B.向右移動(dòng)一定距離后靜止D.缸內(nèi)氣體內(nèi)能不變（說(shuō)明：考查

16、.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān).動(dòng)量守恒。）一定質(zhì)量的理想氣體處于平衡狀態(tài)I，現(xiàn)設(shè)法使其溫度降低而壓強(qiáng)升高，達(dá)到平衡 狀態(tài)11，則（）狀態(tài)I時(shí)氣體的密度比狀態(tài)II時(shí)的大狀態(tài)I時(shí)分子的平均動(dòng)能比狀態(tài)II時(shí)的大狀態(tài)I時(shí)分子間的平均距離比狀態(tài)II時(shí)的大狀態(tài)I時(shí)每個(gè)分子的動(dòng)能都比狀態(tài)II時(shí)的分子的平均動(dòng)能大。（說(shuō)明：考查溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志以及氣體體積變化時(shí)氣體分子間距離、密度變 化情況。）金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物。有可能使氣缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過(guò)程是（）A.迅速向里推活塞B.迅速向外拉活塞緩慢向里推活塞D.緩慢向外拉活塞（說(shuō)明：考查如何提升氣缸中混合物的溫度。）（二）填空題：有一種油劑

17、的密度是8X 102kg/m3，取該油劑0.8mg滴在水面上，最后形成的油膜面積最大可達(dá) m2。（說(shuō)明：考查油膜法分子直徑以及分子的數(shù)量級(jí)。）已知銅的密度為8.9X103kg/m3，銅的原子量為64，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均約為1.67 TOC o 1-5 h z X 10-27kg，則銅塊中平均每個(gè)銅原子所占的空間體積約為m3.（說(shuō)明：考查阿伏加德羅常數(shù)與宏觀量、微觀量間的聯(lián)系。）如果取分子間平衡距離ro為分子零勢(shì)能點(diǎn)，則r r。時(shí)，分子勢(shì)能為值。如果取r 8這時(shí)為分子勢(shì)能的零勢(shì)能點(diǎn)，則rr。時(shí)，分子勢(shì)能為值；rro時(shí)，分子勢(shì)能可以為。 （填正、負(fù)、零）（說(shuō)明：考查分子力做功與分子勢(shì)能間的關(guān)系。）（三）計(jì)算題：房間的容積為，在溫度為7C、大氣壓強(qiáng)為9.8X104Pa時(shí)，室內(nèi)空氣質(zhì)量是25kg， 當(dāng)溫度升高到27C，大氣壓強(qiáng)變?yōu)?.0X105Pa時(shí)，室內(nèi)空氣的質(zhì)量是多少？（說(shuō)明：考查宏觀量與微觀量之間的關(guān)系。）如圖所示，在質(zhì)量為m1的