2022年高考物理一轮复习 油膜法测分子直径 分子动理论 内能学案

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1、2022年高考物理一轮复习 油膜法测分子直径 分子动理论 内能学案考纲解读：1. 学会用油膜法估测油酸分子的大小.2. 知道物体是由大量分子组成的;了解一般分子大小的数量级.3. 知道阿伏加德罗常数及其意义;会用阿伏加德罗常数进行计算或估算.4. 认识布朗运动;知道分子的热运动与温度有关.5. 知道温度和温标的概念.6. 明确分子动能、分子势能和内能的含义.要点一.用油膜法估测油酸分子的大小实验原理和步骤实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如实验原理图所示形状的一层纯

2、油酸薄膜.如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小.用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积,用S表示单分子油膜的面积,用d表示分子的直径,则d=.【典题演示1】实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1 cm).(1) 下面给出的实验步骤中,正确排序应为.(填序号)为估算油酸分子的直径,请补填最后一项实验步骤D.A. 待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.B. 用滴管将浓度为0.05%的油酸酒

3、精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液的滴数N.C. 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央滴入一滴.D. .(2) 利用以上测量数据,写出单个油酸分子直径的表达式为.【典题演示2】在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每104 mL溶液中有6 mL油酸.用注射器测得1 mL上述溶液有75滴,把1滴该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,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓.再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示.坐标中正方形方格的边长为1 cm.求:(1) 油酸膜的面积.(2) 每滴

4、油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积.(3) 油酸分子的直径.【典题演示3】(1) 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,已经准备的器材有:油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔,要完成本实验,还欠缺的器材有.(2) 本实验,在哪些方面作了理想化的假设;实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,且只能滴一滴,这是因为;在将油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均匀撒些痱子粉,这样做是为了.(3) 下面4个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作的先后顺序排列应是(用符号表示).(4) 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为A,又用

5、滴管测得N滴这种油酸酒精的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上,如图所示,测得油膜占有的小正方形个数为X. 用以上字母表示油酸分子直径的大小d=. 从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=.小结：要点二.阿伏加德罗常数的应用1. 阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来.例如,如果知道了某物质的摩尔质量MA和摩尔体积VA,则可求得:(1) 分子的质量m0=.(2) 分子的体积V0=.2. 分子的大小关于计算分子大小的两种物理模型:(1) 对于固体和液体,分子间距离比较

6、小,可以认为分子是一个个紧挨着的,设分子体积为V,则分子直径d=(球体模型),d=(立方体模型).(2) 对于气体,分子间距离比较大,处理方法是建立立方体模型,从而可计算出两气体分子之间的平均间距d=.3. 物质所含的分子数N=nNA=NA=NA=NA.【典题演示4】已知氮气的摩尔质量为M,在某状态下氮气的密度为,阿伏加德罗常数为NA,在该状态下体积为V1的氮气分子数为;该氮气变为液体后的体积为V2,则一个氮分子的体积约为.练习一：将液体分子看做是球体,且分子间的距离可忽略不计.已知某种液体的摩尔质量M,该液体的密度以及阿伏加德罗常数NA,可得该液体分子的半径为()A. B. C. D. 练习

7、二：已知空气的摩尔质量是MA=2910-3 kgmol-1,则空气中气体分子的平均质量多大?成年人做一次深呼吸,约吸入450 cm3的空气,则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少?所吸入的气体分子数是多少?(按标准状况估算)小结：要点三.布朗运动与扩散现象的区别1. 产生的条件布朗运动:悬浮在液体或气体中的足够小的微粒.扩散现象:相互接触的两种物质,在气体、液体和固体中都能发生.2. 影响快慢的因素布朗运动:微粒的大小和温度的高低.扩散现象:温度的高低和物体的状态.3. 微观解释布朗运动:微粒在液体分子撞击下的无规则运动.扩散现象:分子的无规则运动.4. 与分子运动的关系布朗运动:间接证明了液体

8、分子的无规则运动.扩散现象:直接证明了分子的无规则运动.【典题演示5】下列关于布朗运动的说法中,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,悬浮粒子越小,布朗运动越剧烈C. 布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D. 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的练习三：关于布朗运动,下列说法中正确的是()A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动B. 布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C. 气体分子的运动是布朗运动D. 液体中的悬浮微粒越大,布朗运动就越不明显要点四.分子力与分子势能的比较名称项目分子间的相互作用力F分子势能Ep随分子间距的变化

9、情况的关系图象rr0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引F斥,F表现为引力r增大,引力做负功,分子势能增加,r减小,引力做正功,分子势能减少r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r10r0(10-9 m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零【典题演示6】如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示.F0表示斥力,F0表示引力,A、B、C、D为x轴上四个特定的位置,现把乙分子从A处静止释放,则下列各图分别表示乙分子的

10、速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系,其中大致正确的是 ()ABCD练习四：下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线是()ABCD小结：要点五.用统计规律法理解温度的概念【典题演示7】(xx南京、盐城一模)如图甲所示是氧气在0和100两种不同情况下,各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系.由图可知()A. 100的氧气,速率大的分子比例较多B. 具有最大比例的速率区间,0时对应的速率大C. 温度越高,分子的平均速率越大D. 在0时,部分分子速率比较大,说明内部有温度较高的区域要点六.对物体内能的理解物体的内能是一个宏观物理量,分子

11、动能与分子势能是微观概念.从微观上说,物体的内能是物体内所有分子的动能与所有分子的势能之和.从宏观上说,物体的内能与物体的温度、物体的体积和物体内物质的量(即物体内所含的分子数)有关,特别要注意物体的内能与物质的量有关的这个要素.物体的内能尽管是宏观量,但它与其他形式的能(如机械能中的物体动能、物体势能)毫不相干的.1. 对于温度微观意义(即温度是物体分子热运动的平均动能的标志)的理解,要注意以下几个方面:(1) 研究一个分子热运动的动能是没有意义的,因为它的动能在毫无规则地变化着,我们无法把握,也无需把握,因而一个分子的热运动代表不了温度.(2) 温度代表着大量分子热运动的平均动能,但这并不

12、意味着温度高每个分子热运动的动能都会大.关于气体的内能,通常情况下气体分子间的势能可以不计,即在通常情况下气体的内能与气体的体积无关.(3) 特别要注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同.【典题演示8】下列说法中正确的是()A. 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B. 物体的分子势能由物体的温度和体积决定C. 物体的速度增大时,物体的内能可能减小D. 物体做减速运动时其温度可能增加练习五：用一导热的可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B两部分,如图所示.A和B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气,均可视为理想气体,则当两部分气体处于热平衡时()A. 内能相等 B. 分子的平均动能相等C. 分子的平均速率相等 D. 分子数相等练习六： 下列关于温度的说法中,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也必然小C. 做加速运动的物体,由于速度越来越大,因此物体分子的平均动能越来越大D. 0 的铁和0 的冰,它们的分子平均动能相同小结：