2018版高中物理第一章分子運動論學案（打包6套）粵教版選修.zip
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第五節(jié) 物體的內能 第六節(jié) 氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律
[目標定位] 1.知道溫度是分子平均動能的標志，明確分子勢能與分子間距離的關系.2.理解內能的概念及其決定因素.3.知道氣體分子運動的特點，了解氣體分子速率按統(tǒng)計規(guī)律分布．
一、分子動能
[導學探究] 分子處于永不停息的無規(guī)則運動中，因而具有動能．(1)為什么研究分子動能的時候主要關心大量分子的平均動能？(2)物體溫度升高時，物體內每個分子的動能都增大嗎？(3)物體做高速運動時，其分子的平均動能會增大嗎？
答案 (1)分子動能是指單個分子熱運動的動能，但分子是無規(guī)則運動的，因此各個分子的動能以及一個分子在不同時刻的動能都不盡相同，所以研究單個分子的動能沒有意義，我們主要關心的是大量分子的平均動能．
(2)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的集體表現(xiàn)，含有統(tǒng)計的意義，對于單個分子，溫度是沒有意義的，所以物體溫度升高時，某一個分子的動能可能減小，也可能不變．
(3)分子的平均動能與宏觀物體運動的動能無關．
[知識梳理]
1．溫度在宏觀上是物體冷熱程度的標志，在微觀上是分子熱運動的平均動能的標志．
2．分子動能的理解
(1)由于分子熱運動的速率大小不一，因而我們關心的是分子熱運動的平均動能．
(2)溫度是大量分子平均動能的標志，但對單個分子沒有意義．同一溫度下，各個分子的動能不盡相同．
(3)分子的平均動能決定于物體的溫度．
(4)分子的平均動能與宏觀上物體的運動速度無關．(填“有”或“無”)．
二、分子勢能
[導學探究] 功是能量轉化的量度，分子力做功對應什么形式的能量變化呢？
答案 分子力做功對應分子勢能的變化．
[知識梳理]
分子勢能是由分子間相對位置決定的勢能，它隨物體體積的變化而變化，與分子間距離r的關系為：
1．當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，r增大時，分子力做負(填“正”或“負”)功，分子勢能增大(填“增大”或“減小”)．
2．當rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢能Ep增大．當r＝r0時，分子力為零，此時分子勢能最?。蔬x項B正確．
題組三 內能
6．下列說法正確的是( )
A．分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內能
B．物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定
C．物體的速度增大時，物體的內能增大
D．物體的動能減小時，物體的溫度可能增加
答案 D
解析 內能是對物體內所有分子而言的，單個分子無內能可言，選項A錯誤；物體的分子勢能由分子間距離決定，宏觀上表現(xiàn)為由物體的體積決定，所以選項B錯誤；物體的宏觀速度與物體的內能沒有關系，物體的動能與物體的溫度沒有關系，故選項C錯誤，D正確．
7．下列關于物體內能和機械能的說法正確的是( )
A．物體的內能大，則機械能也一定大
B．一切物體都具有內能
C．當物體靜止時，物體的內能為零
D．內能是物體的機械能的另一種說法
答案 B
解析 內能和機械能是兩種不同形式的能，二者沒有必然的聯(lián)系，A、C、D錯誤；由于分子永不停息地做無規(guī)則運動，故一切物體皆有內能，B正確．
8．以下說法正確的是( )
A．溫度相等的兩塊鐵(固體)，其內能一定相等
B．溫度不等的兩物體，其內能一定不等
C．兩物體的內能相等，其分子平均動能一定相等
D．兩塊相同物質組成的物體(固體)，質量相等，溫度相同，體積相同，則內能一樣大
答案 D
解析 溫度相等的兩塊鐵，因為不知道其質量、體積是否相等，那么其內能不一定相等，所以A錯；而對于溫度不等的兩物體，分子平均動能不一樣大，但由于分子勢能、質量等因素不確定，就有可能使內能一樣大，因此B錯；同樣的道理可知C也錯．物體的內能由物質的量、溫度、體積決定，故選項D正確．
9．三個瓶子分別盛有質量相同的氫氣、氧氣和氮氣，它們的溫度相同，則分子平均速率最大的是__________；在不計分子勢能的情況下，氣體內能最大的是__________．
答案 氫氣 氫氣
解析 它們的平均動能相同，即mOvO2＝mNvN2＝mHvH2，而分子質量的大小關系為mO>mN>mH，所以有vH>vN>vO，又因三種氣體的質量相同，氫氣的分子總數(shù)最多，由氣體內能E內＝Nk可知，氫氣內能最大．
題組四 氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律
10.伽耳頓板可以演示統(tǒng)計規(guī)律．如圖1所示，讓大量小球從上方漏斗形入口落下，則下圖中能正確反映最終落在槽內小球的分布情況的是( )
圖1
答案 C
解析 如果從入口處投入單個小球，與鐵釘碰撞后會落入哪一個狹槽是偶然的、隨機的，少量小球投入后，落入各狹槽的分布情況也帶有偶然性．但是，從入口處同時(或先后)投入大量小球，落入各槽的分布情況則是確定的．多次重復實驗可知，小球在各槽內的分布是不均勻的，以中間槽最多，兩邊最少，故C正確．
11．(多選)關于封閉在容器內的一定質量的氣體，當溫度升高時，下列說法中正確的是( )
A．氣體中的每個分子的速率必定增大
B．有的分子的速率可能減小
C．速率大的分子數(shù)目增加
D．“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律改變
答案 BC
解析 對每個分子無法判斷速率的變化，A項錯誤，B項正確；但總體上速率大的分子數(shù)目在增加，C項正確；無論溫度如何變化，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不會變化，D項錯誤．
12．下表反映了氧氣分子的速率分布：
速率區(qū)間
v/(m·s－1)
不同溫度下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率(%)
0 ℃
100 ℃
100以下
1.4
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11.9
300～400
21.4
17.4
400～500
20.4
18.6
500～600
15.1
16.7
600～700
9.2
12.9
700～800
4.5
7.9
800～900
2.0
4.6
900以上
0.9
3.9
如果以橫坐標上的各等長區(qū)間表示相應的速率范圍，以縱坐標表示單位速率間隔分子數(shù)占總分子數(shù)的比率，那么可以用直方圖表示出一定溫度下分子速率的分布，如圖2所示．
圖2
由以上表格和圖象，從兩個方面論述一下所反映出的物理規(guī)律．
答案 (1)一定溫度下(0 ℃)，氣體分子速率在中間(300～400 m·s－1)最多，大于400 m·s－1或小于300 m·s－1較少，即反映出“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律．
(2)溫度升高，由0 ℃升到100 ℃，速率大的占的比例增多，分布曲線的峰值向速率大的一方移動，但“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變．
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2018
高中物理
第一章
分子運動論
打包
粵教版
選修
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