第十一章 分子動(dòng)理論
1.本章主要是研究物體的組成、分子熱運(yùn)動(dòng)、分子間的作用力以及物體的內(nèi)能。
2.本章主要內(nèi)容為分子動(dòng)理論，以分子動(dòng)理論為基礎(chǔ)，將宏觀物理量溫度和物體的內(nèi)能聯(lián)系起來。屬模塊中高考必考內(nèi)容。
3.高考中以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識的理解，以計(jì)算題形式進(jìn)行宏觀量與微觀量間的計(jì)算。
第一課時(shí) 分子動(dòng)理論
【要求】
1．知道物體是由大量分子組成的，理解阿伏加德羅常數(shù)。
2．知道分子熱運(yùn)動(dòng)，分子熱運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
3．知道分子間的作用力和一些宏觀解釋。
【知識再現(xiàn)】
一、物質(zhì)是由大量分子組成的
1．分子體積很小，它的直徑數(shù)量級是 m．
2．油膜法測分子直徑：d=V/S，V是 ，S是水面上形成成的單分子油膜的面積．
3．分子質(zhì)量很小，一般分子質(zhì)量的數(shù)量級是
kg
4．分子間有空隙．
5．阿伏加德羅常數(shù)：1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)的測量值NA＝ mol—1。阿伏加德羅常數(shù)是個(gè)十分巨大的數(shù)字，分子的體積和質(zhì)量都很分小，從而說明物質(zhì)是由大量分子組成的．
二、分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
1．?dāng)U散現(xiàn)象：相互接觸的物質(zhì)彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象，溫度越高，擴(kuò)散 ．
2．布朗運(yùn)動(dòng)：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的 的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越 ；溫度越高，運(yùn)動(dòng)越 ．布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng)．
三、分子間存在著相互作用力
1．分子間同時(shí)存在相互作用的 和
，合力叫分子力．
2．特點(diǎn)：分子間的引力和斥力都隨分子間的
增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化更 。
知識點(diǎn)一微觀量與宏觀量關(guān)系的計(jì)算
微觀量與宏觀量間的關(guān)系,以阿伏加德羅常數(shù)為聯(lián)系的橋梁。解題時(shí)應(yīng)抓住宏觀量中的質(zhì)量、體積、摩爾質(zhì)量、摩爾體積、分子數(shù)目等，微觀量中的分子質(zhì)量、分子大�。w積與直徑），氣體問題一般用正方體模型，固體、液體分子一般用球模型。
【應(yīng)用1】( 07南京調(diào)研)銅的摩爾質(zhì)量為 ，密度為 ，阿伏加德羅常數(shù)為 ，則下列說法正確的是（ �。�
A．1kg銅所含的原子數(shù)是
B．1m3銅所含的原子數(shù)是
C．1個(gè)銅原子的質(zhì)量是
D．1個(gè)銅原子所占的體積是
導(dǎo)示: 1kg銅的量為 ，原子數(shù)是 ，A錯(cuò)。1m3銅質(zhì)量為 ，摩爾數(shù)為 ，原子數(shù)是 ，B錯(cuò)。1摩爾銅原子的質(zhì)量是M，1個(gè)銅原子的質(zhì)量是 ，C對。1摩爾銅的體積為 ，一個(gè)銅原子所占的體積為 ，D對。故本題選CD。
物質(zhì)密度等于質(zhì)量與體積之比，也等于摩爾質(zhì)量與摩爾體積之比。摩爾質(zhì)量為分子質(zhì)量的6.02×23倍。摩爾體積為分子占據(jù)體積的6.02×23倍。
知識點(diǎn)二布朗運(yùn)動(dòng)的理解
布朗運(yùn)動(dòng)是花粉小顆粒的運(yùn)動(dòng)，它體現(xiàn)了分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，不是分子運(yùn)動(dòng)。由于分子運(yùn)動(dòng)，對花粉小顆粒產(chǎn)生隨機(jī)的碰撞，這種不平衡，使得花粉小顆粒運(yùn)動(dòng)起來。
【應(yīng)用2】(08鎮(zhèn)江調(diào)查)用顯微鏡觀察水中的花粉，追蹤某一個(gè)花粉顆粒，每隔 10s 記下它的位置，得到了 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、f、 g 等點(diǎn)，再用直線依次連接這些點(diǎn)，如圖所示，則下列說法中正確的是（ ）
A．這些點(diǎn)連接的折線就是這一花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的徑跡
B．它說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
C．在這六段時(shí)間內(nèi)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小相等
D．從 a 點(diǎn)計(jì)時(shí)，經(jīng) 36s ，花粉顆粒可能不在 de 連線上
導(dǎo)示: 花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的，10s內(nèi)的徑跡是復(fù)雜的，這些點(diǎn)連接的折線不一定是這一花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的徑跡，A錯(cuò)。它只能說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，B正確。六段時(shí)間的位移大小不等，所以花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的平均速度大小不等，C錯(cuò)。從d點(diǎn)再運(yùn)動(dòng)6s時(shí)間，花粉顆粒可能不在 de 連線上，體現(xiàn)花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性，D正確。故選BD。
知識點(diǎn)三分子間的作用力與分子勢能
分子間同時(shí)存在相互作用的斥力與引力，它們都隨分子間距離的增大而減小，斥力減小得快。斥力與引力的合力為分子間的作用力，又分別表現(xiàn)為斥力和引力。所以這里的概念容易引起混淆。
【例3】(07新鄉(xiāng)調(diào)研)當(dāng)分子距離r＝r0時(shí)，分子間引力和斥力恰好平衡，若使分子間距離從r1逐漸變?yōu)閞2，(r0
B．分子間的引力比分子間的斥力減小得快，分子力減小
C．分子間的斥力比分子間的引力減小得快，分子力增大
D．分子間的斥力比分子間的引力減小得快，分子力減小
導(dǎo)示: 當(dāng)分子距離r＝r0時(shí)，分子間引力和斥力相等，距離再增大時(shí)，表現(xiàn)為引力，斥力減小得快，但分子力減小，ABC錯(cuò)，D對，故選D。
討論分子間斥力與引力時(shí)，應(yīng)區(qū)別斥力、引力和作用力三者之間的關(guān)系以及它們在不同距離段上的特點(diǎn)。
類型一分子力與宏觀力的關(guān)系
與分子力特點(diǎn)有關(guān)的習(xí)題主要有三類：一是判斷對分子力特點(diǎn)的描述是否正確．二是利用分子力特點(diǎn)研究分子力做功，分子的加速度．三是與實(shí)際相關(guān)聯(lián)的問題．要正確分析這些問題，必須準(zhǔn)確把握分子力的特點(diǎn)，熟知分子間斥力、引力及合力隨分子間距離的變化規(guī)律．應(yīng)弄清楚是分子力原因還是其它力作用的結(jié)果，切不可見了相斥、相吸就與分子力聯(lián)系．
【例1】如圖所示，使玻璃板的下表面與水接觸，再向上用力把玻璃板緩慢拉離水面，當(dāng)玻璃板離開水面時(shí) ( )
A．玻璃板只受重力和拉力作用，所以對玻璃板的拉力與玻璃板的重力大小相等
B．因?yàn)椴ＡО宓南卤砻娓街艘粚铀�，所以對玻璃板的拉力比玻璃板的重力稍大一些，大的值與這層水的重力相當(dāng)
C．玻璃板受重力、拉力和浮力作用，所以對玻璃板的拉力小于玻璃板的重力
D．玻璃板離開水面時(shí)，水層發(fā)生了分裂，為了克服大量水分子間的引力和大氣壓力，拉力明顯大于玻璃板的重力
導(dǎo)示:本實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤的拉力明顯大于玻璃板的重力。形成這種現(xiàn)象的原因就是璃板離開水面時(shí)，水層發(fā)生了分裂，為了克服大量水分子間的引力和大氣壓力而產(chǎn)生的。答案D。
宏觀力現(xiàn)象往往與微觀分子間的作用力有關(guān)，例如固體抗壓、抗拉等，是由分子力而產(chǎn)生的，而氣體的壓強(qiáng)則是由分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。
類型二估算題的解題思路
估算題解題時(shí)，要抓住對應(yīng)物理量之間的關(guān)系，建立要近似的模型，列出相關(guān)等式來求解。
【例2】將0.01mol的香水散在12×7×3.5m3的教室空間，那么每立方米空間有多少個(gè)香水分子？
導(dǎo)示: 香水分子的總數(shù)為：0.01×6.02×1023個(gè)，每立方米空間有 個(gè)香水分子。
在宏觀環(huán)境下計(jì)算出的微觀量，其數(shù)值是一個(gè)較大的值，這也是粗略判斷結(jié)果是否正確的方法之一。
類型三宏觀現(xiàn)象與微觀理論的對應(yīng)關(guān)系
【例3】將下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)與產(chǎn)生的原因?qū)?yīng)起來。
導(dǎo)示: 水與酒精混合體積變小是因?yàn)榉肿娱g存在間隙，則A與e對應(yīng)。固體很難被壓縮是因?yàn)榉肿娱g存在斥力，B與d對應(yīng)。細(xì)繩不易被拉斷是因?yàn)榉肿娱g存在引力C與c對應(yīng)。糖在熱水中溶解很快
是因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)劇烈程度與溫度有關(guān),D與b對應(yīng)。凍食品也會變干是因?yàn)楣腆w分子也在不停地運(yùn)動(dòng),E與a對應(yīng)。
1．(07靖江聯(lián)考)下列敘述正確的是 ( )
A．只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏伽德羅常數(shù)
B．物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大
C．懸浮在液體中的固體微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯
D．吸熱的物體，其內(nèi)能一定增加
2．(07廣東普寧)一艘油輪裝載著密度為9×102kg/m3的原油在海上航行。由于故障而發(fā)生原油泄漏。如果泄漏的原油有9t，海面上風(fēng)平浪靜時(shí)，這些原油造成的污染面積最大可達(dá)到（ ）
A.108m2 B.109m2 C.1010m2 D.1011m2
3．(07啟東)在用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)油的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，油滴質(zhì)量為m，油滴在液面上擴(kuò)散后的最大面積為S，阿伏加德羅常數(shù)為N，以上各量均為國際單位．則 ( )
A．油滴分子直徑d＝
B．油滴分子直徑d＝
C．油滴所含分子數(shù)n＝
D．油滴所含分子數(shù)n＝
4．如圖所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng)，另一分子可位于x 軸上不同位置處。圖中縱坐標(biāo)表示這兩個(gè)分子間分子力的大小，兩條曲線分別表示斥力和吸力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e為兩曲線的交點(diǎn)，則（ ）
A、ab表示吸力， cd表示斥力，e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-15m
B、ab表示斥力， cd表示吸力，e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-10m
C、ab表示吸力， cd表示斥力，e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-10m
D、ab表示斥力， cd表示吸力，e點(diǎn)坐標(biāo)可能為10-15m
參考答案：1．AB 2．D 3．B C 4．C
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