主題：分子動理論
一、物體是由大量分子組成的
一、實驗：油膜法測分子直徑
單分子油膜法是粗略地說明分子大小的一種方法。
原理：一滴油酸在水面上盡可能散開，在水面上形成單分子油膜，其特徵是單層、球形、無空隙緊密排布，如圖所示，其厚度d 即表示分子直接的大小。
計算：d=v/s。v表示一滴油的體積，s為一滴油酸在水面上散開的面積。
測量方法：1.算出這一滴油酸的體積v。
例：將1cm3的油酸溶於酒精，製成200cm3的油酸酒精溶液。取50滴這樣的溶液正好是1cm3，則1滴這樣的溶液中含有油酸的體積是
。（當這一滴溶液滴在水面上時，酒精揮發掉，剩下的即為純油酸）
2.算出這一滴油酸在水面上散開的面積s。
在水面上均勻撒上痱子粉，將這一油酸滴在水面上，會把痱子粉排開，形成乙個輪廓。用製好的透明方格膠片蓋在水面上，畫出輪廓，數出對應的方格數，即可算出油膜的面積。
二、分子的大小
用不同方法測量出分子的大小並不完全相同，但是數量級都是10-10m。
例如水分子直徑是4×10-10m，氫分子直徑是2.3×10-10m。
三、阿伏伽德羅常數
1mol物質中含有的微粒數（包括原子數、分子數、離子數……）都相同，此數叫阿伏伽德羅常數，可用符號na表示此常數，na=6.02×1023個/mol。
例如：水的摩爾體積是1.8×10-5m3/mol，每個水分子的直徑是4.
0×10-10m，體積約為3.0×10-29m3。設想水分子是乙個挨乙個排列的，可算出1mol水中所含的水分子數。
分子的質量 = 摩爾質量 / 阿伏加德羅常數
例如：水分子的質量
分子的體積 = 摩爾體積 / 阿伏加德羅常數
二、分子的熱運動
一、擴散現象
1．不同物質相互接觸時彼此進入對方的現象叫做擴散。
溫度越高，擴散現象越明顯。
擴散現象可發生在氣體、液體和固體之間。
2．擴散現象直接說明了組成物體的分子總是不停地做無規則運動，溫度越高分子運動越劇烈。同時也說明了分子間有間隙。
二、布朗運動
1．懸浮在液體中的固體微粒永不停息的無規則運動叫做布朗運動。
2．產生的原因：大量液體分子永不停息地做無規則運動，對懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡。
3．布朗運動是懸浮於液體中微粒的無規則運動，不是分子的運動。它間接反映了液體分子在不停地做無規則的熱運動。
4．溫度越高，布朗運動就越明顯。表明溫度越高，分子的無規則運動越劇烈。
【拓展】為什麼隨著溫度的公升高微粒的布朗運動越加激烈？
【解析】溫度公升高，液體分子運動的平均動能增大，對微粒的碰撞次數將增加，而且每次撞擊作用將增強，使得微粒受到來自各方向的液體分子的撞擊作用的不平衡現象加劇，布朗運動越激烈。
三、分子的熱運動
擴散現象和布朗運動都表明分子在永不停息地作無規則的運動，而且溫度越高，分子的無規則運動就越激烈。
物體的溫度高低是與內部分子無規則運動的劇烈程度直接相關的。
物理學中把物體內部大量分子的無規則運動稱為熱運動。
【拓展】從較暗的房間裡觀察到入射陽光的細光束中有懸浮在空氣裡的塵埃微粒在左右上下游動，塵埃微粒的運動是布朗運動嗎？為什麼？
1．從微粒運動的原因看。布朗運動的微粒是由於受到周圍作無規則運動的液體分子的撞擊，且來自各個方向撞擊的不均衡而引起的。陽光中的塵埃微粒的運動是由於受到空氣氣流的衝擊形成的（氣流運動不是空氣分子的無規則熱運動）。
2．從觀察方式看。布朗微粒是很小的，需要在顯微鏡裡**，塵埃粒子在陽光下肉眼就可見了，這樣大的顆粒，就是受到周圍作無規則熱運動的空氣分子的撞擊，也無法呈現出布朗運動來的。
3．從觀察到的情景看。布朗運動的微粒是無規則運動的，隨著周圍分子撞擊次數的變化，微粒會很快地改變運動方向。而在陽光下的塵埃粒子的運動是隨氣流一起運動的，方向改變要緩慢得多，且由於塵埃受重力作用，總趨勢是向下的。
三、分子間的作用力
1、分子間存在相互作用的引力（如：壓緊的鉛塊結合在一起，它們不易被拉開）。
2、分子間存在相互作用的斥力（如：固體和液體很難被壓縮）。
3、分子間的引力和斥力同時存在，實際表現的分子力是分子引力和斥力的合力。
注意：壓縮氣體也需要力，不說明分子間存在斥力作用。壓縮氣體時需要的力用於反抗大量氣體分子頻繁撞擊容器壁（活塞）時對容器壁（活塞）產生的壓力．
4、分子間相互作用力是由原子內帶正電的原子核和帶負電的電子相互作用引起的。
5、圖示分析：
圖1：當r=r0時，f引=f斥，分子處於平衡位置。其中r0為分子直徑，約為10-10m。
圖2：當r圖3：當r>r0時，f引》f斥，對外表現的分子力f為引力。
圖4：當r>10r0時，分子力f=0。
四、溫度和溫標
一、平衡態與狀態參量
1、物理學中，把所研究的物件稱為系統。
系統以外的周圍物體稱之為外界或環境，系統與外界之間往往存在相互作用。
2、描述物質系統狀態的巨集觀物理量叫做狀態參量。
物理學中，為了描述系統的狀態，用體積v描述它的幾何性質，用壓強p描述力學性質．用溫度t描述熱學性質等等。v、p、t即為系統的狀態參量。
3、系統所有巨集觀性質不隨時間變化時的狀態稱為平衡態。
乙個物理學系統，在沒有外界影響的情況下，只要經過足夠長的時間，系統內各部分的狀態參量會達到穩定。
熱學系統所處的平衡態往往是一種動態的平衡，這種動態平衡性質充分說明熱運動是物質運動的一種特殊形式。
二、熱平衡與溫度
1、熱平衡：兩個系統在接觸時它們的狀態參量不發生變化，它們具有了某個「共同性質」，我們就說這兩個系統處於熱平衡狀態。
2、熱平衡定律（熱力學第零定律）：如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那麼這兩個系統彼此之間也必定處於熱平衡。
3、溫度：兩個系統處於熱平衡時，它們具有乙個「共同性質」，我們就把表徵這一「共同性質」的物理量定義為溫度。
溫度是決定乙個系統與另乙個系統是否達到熱平衡狀態的物理量，它的特徵就是「一切達到熱平衡的系統都具有相同的溫度」。這就是常用溫度計能夠用來測量溫度的基本原理。系統達到熱平衡的巨集觀標誌就是溫度相同，若溫度不同即系統處於非平衡態，則系統一定存在著熱交換。
三、溫度計與溫標
1、定量描述溫度的方法叫做溫標
溫標的建立包含三個要素：
①測溫物質；
②規定測溫物質的測溫屬性隨溫度變化規律的定量關係；
③確定固定點即溫度的零點和分度方法．
2、熱力學溫度：熱力學溫標表示的溫度，是國際單位制中七個基本物理量之一。
符號：t，單位：開爾文，簡稱：開，符號：k．
3、熱力學溫標與熱力學溫度t的關係：t＝t+273.15 k
4、說明：①℃是攝氏溫度，但不是國際制單位。溫度的國際制單位是開爾文，符號為k．在相關熱力學計算中，一定要將溫度單位轉換為熱力學溫度即開爾文。
②物體溫度變化l℃與變化l k的變化量是等同的，但l℃≠l k。
五、內能
一、分子動能
1、分子動能：組成物體的分子由於熱運動而具有的能．
2、平均動能：物體裡所有分子動能的平均值。溫度是分子平均動能的標誌。
3、溫度反映的是大量分子平均動能的大小，不能反映個別分子的動能大小，同一溫度下，各個分子的動能不盡相同．
4、溫度的巨集觀含義：表示物體的冷熱程度．溫度的微觀含義（分子動理論的觀點）：是分子熱運動的平均動能的標誌，溫度越高，平均動能越大。
5、分子的平均動能與物體運動的動能無關。
二、分子勢能
1、分子勢能：由於分子間存在相互作用力，並由它們的相對位置決定的能。
2、分子力做正功時，分子勢能減少；分子力做負功時，分子勢能增加．
3、決定分子勢能的因素
巨集觀：分子勢能跟物體的體積有關．微觀：分子勢能跟分子間距離有關．
4、一般選取兩分子間距離很大（r＞10r0）時，分子勢能為零．
r＞r0，分子力為引力，兩分子逐漸靠近至r0，分子力做正功，分子勢能減小．
r＜r0，分子力為斥力，兩分子間距增大至r0，分子力做正功，分子勢能減小．
r＝r0，分子勢能最小．
5、r＞r0，分子勢能隨r增大而增大，與彈簧拉伸相似；r＜r0，分子勢能隨r減小而增大，與彈簧壓縮相似；r=r0分子勢能最小。
三、內能
1、物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。
2、內能和物體的溫度和體積有關，還和物體所含的分子數及物態有關。
3、任何物體都具有內能。因為一切物體都是由不停地做無規則熱運動並且相互作用著的分子所組成。
四、內能和機械能
內能是由大量分子的熱運動和分子的相對位置所決定的能，內能中的動能和勢能是物體內分子的全部動能和勢能。機械能是物體做機械運動和物體形變所決定的能，機械能中的動能和勢能為物體的動能和勢能。
機械能可以為零；內能不為零。乙個具有機械能的物體，同時也具有內能；乙個具有內能的物體不一定具有機械能。但內能和機械能可以轉化。
六、習題解析
例題1．若已知阿伏伽德羅常數na、物質的摩爾質量m、摩爾體積vmol，則可以計算出（ abd ）
a．固體物質分子的大小和質量
b．液體物質分子的大小和質量
c．氣體分子的大小和質量
d．氣體分子的質量和分子間的平均距離
【解析】每個分子的質量為m / na。對於固體和液體，其分子間距較小，可近似認為分子是緊密地排列在一起的，則每個分子的體積為vmol / na。對氣體而言，分子間的距離很大，用vmol / na只能表示每個氣體分子平均佔據的空間，而不能表示氣體分子的體積。
將分子簡化為立方體模型，則表示固體和液體分子的直徑（大小），對氣體分子就是分子間的平均距離了。
例題2．在標準狀況下，氫氣分子間的距離為多大？
【解析】氫氣在標準狀態下，摩爾體積vmol=22.4l/mol=22.4×10-3 m3/mol，則每個氫分子所佔據的空間v0=vmol/na=22.
4×10-3/6.02×1023=3.72×10-26m3。
把這個空間看出是立方體模型，則邊長等於相鄰兩立方體的中心間距，即兩個氫氣分子的距離，。
【點評】從計算的氫氣分子間距的數量級看，比分子直徑（10-10m）大乙個數量級，因此，氣體分子本身體積可不考慮。同時，分子間存在著相互的引力和斥力，當分子間距r=10r0=10—9m時，分子間的作用力等於零，因此，氣體分子間的作用力可不考慮。這也說明在壓縮氣體有時需要較大的力，並不是因為氣體分子間的斥力，而是用這個力來克服大量氣體分子頻繁撞擊容器壁產生的壓力。
高二物理課堂練習
高二物理課堂練習 08。11。17 一 單項選擇題 1如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數n1 1000匝，副線圈匝數n2 200匝，交變電壓u 220sinl00 t v 電阻r 88 q，交流電壓表和交流電流錶對電路的影響可忽略不計，則 a 電流錶al的示數為0.1a b 電壓表v1的示數為311...
高二物理課時練習 十五
2.5焦耳定律課時作業 十五 1.用電器兩端電壓220v，這意味著 a.1a電流通過用電器時，消耗的電能為220j b.1c正電荷通過用電器時，產生220j的熱量 c.1a電流通過用電器時，電流的發熱功率為220w d.1c正電荷從電勢高階移到電勢低端時，電場力做功220j 2.一燈泡標有 220v...
高二物理課外活動計畫
2009 2010第一學期高二物理課外活動計畫 活動一 寓物理實驗於百公尺賽跑中 學過 平均速度 後，為使學生更好地理解平均速度的概念及物理意義，特別是平均速度的數值跟在哪一段時間 或哪一段位移 內計算有關，我與體育老師配合，嘗試了一次有趣的課外實驗 即在百公尺賽跑中測平均速度。具體過程如下 1 組...