中学物理备课资料4.doc

第4单元：分子运动论 热和功 【教学结构】 本单元学习重点是： 一、分子运动论，分子运动论的基本内容是：物质由大量分子组成，分子永不停息地做无规则热运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力。 ⒈物质由大量分子组成，物质由原子、分子、离子组成，在这里我们把原子、分子、离子统统看成分子、分子的线度（直径），分子的质量等微观量都很小。除一些有机物大分子外，一般分子的线度（直径）的数量级是10－10m；质量的数量级是10－27～10－26kg，1摩尔任何物质都含有6.02×1023个分子，我们把6.02×1023mol－1叫阿伏伽德罗常数，阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，由于分子的线度（直径），质量都很小，无法用常规方法直接测量，但可以通过测出相应的宏观量，应用阿伏伽德罗常数间接求出有关分子的微观量，设单个分子的体积为Vo，分子线度（直径）为d，分子质量为mo；物质的体积为V、摩尔体积是Vm，物质的质量为M、摩尔质量为Mm，物质的密度为(，物质所含分子数为n，则可用阿伏伽德罗常数N进行以下计算。①计算分子质量mo=Mm/N。②计算分子体积Vo=Vm/N=Mn/(N。③计算物质所含的分子数。由于M=(V的公式不适应于气体，所以上述导出式子中凡用过的公式的均不适应于气体，只适用于固体和液体。④计算分子的线度（直径），分子的模型有两种：球模型和立方体模型，前者常用来讨论分子间的相互作用及分子的运动，后者常用来讨论分子占有的空间及分子的线度（直径），当分子看为球体模型时，分子线度（直径）；立方体模型时。 ⒉分子永不停息地做无规则运动，初中讲的扩散和高中要讲的布朗运动都是说明分子永不停息地做无规则运动的典型实验现象，布朗运动是指悬浮在液体中的极小固体颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，布朗运动反映了液体分子永不停息的无规则运动，液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因。 影响布朗运动的因素是：液体的温度和悬浮颗粒的大小，液体温度越高，悬浮颗粒越小布朗运动越明显，由于分子的无规则运动与温度有关，因而把大量分子的无规则运动叫热运动，而布朗运动、扩散现象是热运动的反映。 ⒊分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，分子间相互作用力情况与分子间距离有关，当分子间的距离为ro时，F引=F斥，合力f=0，ro一般在10－10m左右。当rro时，分子间的引力、斥力都减小，但斥力减小的快，f引f斥，分子力的合力表现为引力。当rro时，分子间的引力、斥力都增大，但斥力增加的快，故f引f斥，分子力的合力表现为斥力，当分子间距离r10ro时，分子间的引力斥力都趋近于零，分子力也认为是零，分子间相互作用力随分子间距离变化的关系如图1所示，虚线分别代表引力和斥力，实线表示二者的合力。 二、物体内能、热力学第一定律 ⒈分子动能：分子动能是指大量分子无规则运动的动能，在研究热现象时，单个分子的功能没有意义，分子的平均动能是指所有分子动能的平均值，宏观物理量温度是分子平均动能的标志，分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它与分子热运动的平均动能和物体的分子数有关，从宏观角度去看是与温度和物体的摩尔数有关。 ⒉分子热能：分子热能是指由分子间相互作用和相对位置决定的能，分子势能从微观上看与分子间距离和分子排列情况有关，宏观上决定于物体的体积和物态，分子势能的变化与分子力做功情况有关，分子力做正功，分子势能减小；克服分子力做功，分子势能增加。当分子间距离r10ro时，分子力为零，分子势能也一直减小，当r=ro时分子势能最小，且为负值，分子势能随分子间距离变为关系如图2所示。 ⒊物体的内能：物体内所有分子动能和势能的总和叫物体的内能。物体内能是一个状态量，物体内能跟分子数目的多少、温度的高低、体积大小以及物质的状态有关。做功和热传递都可以改变物体的内能，做功是其它形式的能与内能之间的转化；热传递是物体内能的转移。 三、热力学第一定律 其内容是：物体内能的增量等于外界对物体所做的功和物体吸收的热量的总和，表达式为(E=W+Q，应用比式要注意式中各量符号，外界对物体做功，W取正值；物体对外做功，W取负值，物体吸收热量，Q取正值；物体放出热量，Q取负值，物体内能增加，(E取正值；物体内能减小，(E取负值。 四、能的转化和守恒定律：能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其它的形式，或者从一个物体转移到别的物体，而能的总量保持不变。 【解题点要】 例1：从下列哪一组数据可以计算出阿伏加德罗常数（ ） A.水的密度和水的摩尔质量 B.水的摩尔质量和水分子体积 C.水分子的体积和水分子质量 D.水分子的质量和水的摩尔质量