第十一章热学[选修3-3] 高考研究 GA①RA① YANJIILU (教师用书独具) 三年高考考点统计与分析 在新课标省区的高考中,对热学部分的考查是在选做题部分出现,考查的知识点不会面 面俱到,一般情况下只重点考查某几个知识点,如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理 想气体状态方程、热力学第一定律等,从近三年的高考考点分析来看,高考在本章中命题形 式既有选择题,也有填空、计算题,为了增加考题对知识点的覆盖面,计算题形式的命题 多是一个情境下的多个设问,也有以混合题型出现的命题形式 二、2014年高考考情预测 预计在2014年高考中,对热学的考查仍集中在上述知识点上,气体部分有定量计算题, 其他部分主要以定性分析的题目出现 [备课札记] 第十一章热学[选修3-3 「学习目标定位] 考纲下载 考情上线 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数(I) 高考高考对本章内容的要求偏 3.气体分子运动速率的统计分布(I) 4.温度是分子平均动能的标志、内能(I) 地位低,题型多样,难度不大。 5.固体的微观结构、晶体和非晶体(I)
1 第十一章 热 学[选修 3－3] 一、三年高考考点统计与分析 在新课标省区的高考中，对热学部分的考查是在选做题部分出现，考查的知识点不会面 面俱到，一般情况下只重点考查某几个知识点，如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理 想气体状态方程、热力学第一定律等，从近三年的高考考点分析来看，高考在本章中命题形 式既有选择题，也有填空、计算题，为了增加考题对知识点的覆盖面，计算题形式的命题 多是一个情境下的多个设问，也有以混合题型出现的命题形式。 二、2014 年高考考情预测 预计在 2014 年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题， 其他部分主要以定性分析的题目出现。 [备课札记] 第十一章 热 学[选修 3－3] [学习目标定位] 考 纲 下 载 考 情 上 线 1.分子动理论的基本观点和实验依据 (Ⅰ) 2．阿伏加德罗常数 (Ⅰ) 3．气体分子运动速率的统计分布 (Ⅰ) 4．温度是分子平均动能的标志、内能 (Ⅰ) 5．固体的微观结构、晶体和非晶体 (Ⅰ) 高考 地位 高考对本章内容的要求偏 低，题型多样，难度不大
6.液晶的微观结构(I) 7.液体的表面张力现象(I) 8.气体实验定律(I) 1.分子动理论、热力学定 9.理想气体(I) 律、能量守恒等是高考的 10.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压(I) 考点热点 11.相对湿度(I) 布设2.气体实验定律与热力学 12.热力学第一定律(I) 定律的综合考查在高考中 13.能量守恒定律(I) 经常出现 14.热力学第二定律(I) 实验十二:用油膜法估测分子的大小 第1单元 分子动理论内能 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 知识点一 分子动理论 想 在国际单位制中,金属铝的密度为p,它的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为MA,则1 m3和1kg铝所含铝原子的个数分别是多少?1个铝原子的质量和占有的体积分别是多少? 提示]由密度p和摩尔质量M可求铝的摩尔体积V=M故1m钥所含原子个数为 ,1kg铝所含原子个数为AA1个铝原子质量为x,1个铝原子占有的体积为= 记一记] 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型):数量级为1010m。 ②分子的质量:数量级为10-26kg。 (2)阿伏加德罗常数 ①lmol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=602×1023mol- ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2.分子永不停息地做无规则运动
2 6．液晶的微观结构 (Ⅰ) 7．液体的表面张力现象 (Ⅰ) 8．气体实验定律 (Ⅰ) 9．理想气体 (Ⅰ) 10．饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 (Ⅰ) 11．相对湿度 (Ⅰ) 12．热力学第一定律 (Ⅰ) 13．能量守恒定律 (Ⅰ) 14．热力学第二定律 (Ⅰ) 实验十二：用油膜法估测分子的大小 考点 布设 1.分子动理论、热力学定 律、能量守恒等是高考的 热点。 2．气体实验定律与热力学 定律的综合考查在高考中 经常出现。 第 1 单元 分子动理论__内能 分子动理论 [想一想] 在国际单位制中，金属铝的密度为 ρ，它的摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，则 1 m3 和 1 kg 铝所含铝原子的个数分别是多少？1 个铝原子的质量和占有的体积分别是多少？ [提示] 由密度 ρ 和摩尔质量 M 可求铝的摩尔体积 V＝ M ρ ，故 1 m3 铝所含原子个数为1 V NA＝ ρNA M ，1 kg 铝所含原子个数为1 M NA,1 个铝原子质量为M NA ，1 个铝原子占有的体积为V NA ＝ M ρNA 。 [记一记] 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型)：数量级为 10－10 m。 ②分子的质量：数量级为 10－26 kg。 (2)阿伏加德罗常数 ①1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取 NA＝6.02×1023 mol－1。 ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2．分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象 ①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 ②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的 无规则运动产生的 (2)布朗运动 ①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动 ②特点:永不停息,无规则;颗粒越小,温度越高,布朗运动越显著 ③布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动,布朗运动的无 规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。 (3)热运动 分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运 动叫做热运动。 3.分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力。 (2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减 小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化的块 3)分子力与分子间距离关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图11-1-1所示)可知: 图11-1-1 当r=n0时,F引=F斥,分子力为0 当P时,F驴>F斥,分子力表现为引力 当r时,F明<F斥,分子力表现为斥力 当分子间距离大于10(约为10m)时,分子力很弱,可以忽略不计。 4.统计规律 由于物体是由数量极多的分子组成的,这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各 个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规 律,这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配 [试一试] 1如图11-1-2所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分
3 (1)扩散现象 ①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 ②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的 无规则运动产生的。 (2)布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。 ②特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。 ③布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无 规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。 (3)热运动 分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运 动叫做热运动。 3．分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力。 (2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减 小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化的快。 (3)分子力与分子间距离关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图 11－1－1 所示)可知： 图 11－1－1 当 r＝r0 时，F 引＝F 斥，分子力为 0； 当 r>r0 时，F 引>F 斥，分子力表现为引力。 当 r<r0 时，F 引<F 斥，分子力表现为斥力。 当分子间距离大于 10r0(约为 10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。 4．统计规律 由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各 个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规 律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。 [试一试] 1.如图 11－1－2 所示，甲分子固定在坐标原点 O，乙分子沿 x 轴运动，两分子间的分
子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为-E0。若 两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是() 图11-1-2 A.乙分子在P点(x=x)时,加速度最大 B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为x≥x1 解析:选BDx处分子势能最小,则分子动能最大,分子力为0,加速度为0,故选 项A错,B正确;因x处分子力不为0,故不是平衡状态,选项C错误;在x处因分子势 能为零,故分子动能为零,速度为零,故乙分子会沿原路返回,故选项D正确 识点三 温度、温标与物体的内能 「想一想] 物体内分子的平均动能、分子势能以及内能,在宏观上分别由什么决定? 「提示]物体分子的平均动能由温度决定;分子势能由物体的体积决定;物体的内能跟 物体的温度和体积都有关系。 [记一记] 1.温度 两个系统处于热平衡时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热 学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 2.两种温标 摄氏温标和热力学温标 关系:T=t+273.15K 3.分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平 均动能的标志 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和
4 子势能 Ep 与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为－E0。若 两分子所具有的总能量为 0，则下列说法中正确的是( ) 图 11－1－2 A．乙分子在 P 点(x＝x2)时，加速度最大 B．乙分子在 P 点(x＝x2)时，其动能为 E0 C．乙分子在 Q 点(x＝x1)时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为 x≥x1 解析：选 BD x2 处分子势能最小，则分子动能最大，分子力为 0，加速度为 0，故选 项 A 错，B 正确；因 x1 处分子力不为 0，故不是平衡状态，选项 C 错误；在 x1 处因分子势 能为零，故分子动能为零，速度为零，故乙分子会沿原路返回，故选项 D 正确。 温度、温标与物体的内能 [想一想] 物体内分子的平均动能、分子势能以及内能，在宏观上分别由什么决定？ [提示] 物体分子的平均动能由温度决定；分子势能由物体的体积决定；物体的内能跟 物体的温度和体积都有关系。 [记一记] 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热 学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。 关系：T＝t＋273.15_K。 3．分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平 均动能的标志。 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和
4.分子的势能 (1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况; 宏观上—决定于体积和状态 5.物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量 (2)对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 [试一试] 2.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是() A.分子的平均动能和分子的总动能都相同 B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同 C.内能相同 D.1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能 解析:选AD温度相同则它们的分子平均动能相同;又因为1g水和1g水蒸气的分 子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确、B错误;当100℃的水变成100℃的水蒸 气时,分孑间距离变大,分子力做负功、分子势能增加,该过程吸收热量,所以1g100℃ 的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能,C错误、D正确。 即点三 热力学定律与能量守恒 「想一想] 蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转 化,我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后,工质从高温热源吸热Q,对外做 功W,又向低温热源放热Ω2,工质完全恢复初始状态,内能没有变化。根据热力学第一定 律,在工质的一个循环中,Q、Q2、W三者之间满足的关系?热机的效率不可能达到100% 从能量转化的角度说明了什么? [提示]Ω1-Ω=W,说明内能不能完全转化为机械能。 [记一记] 1.热力学第一定律 (1)改变物体内能的两种方式
5 4．分子的势能 (1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况； 宏观上——决定于体积和状态。 5．物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。 (2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 [试一试] 2．1 g 100 ℃的水和 1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是( ) A．分子的平均动能和分子的总动能都相同 B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C．内能相同 D．1 g 100 ℃的水的内能小于 1 g 100 ℃的水蒸气的内能 解析：选 AD 温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为 1 g 水和 1 g 水蒸气的分 子数相同，因而它们的分子总动能相同，A 正确、B 错误；当 100 ℃的水变成 10 0 ℃的水蒸 气时，分子间距离变大，分子力做负功、分子势能增加，该过程吸收热量，所以 1 g 100 ℃ 的水的内能小于 1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C 错误、D 正确。 热力学定律与能量守恒 [想一想] 蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转 化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热 Q1 ，对外做 功 W，又向低温热源放热 Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定 律，在工质的一个循环中，Q、Q2、W 三者之间满足的关系？热机的效率不可能达到 100%， 从能量转化的角度说明了什么？ [提示] Q1－Q2＝W，说明内能不能完全转化为机械能。 [记一记] 1．热力学第一定律 (1)改变物体内能的两种方式：