高中物理《热学1》优质课教案教学设计.docx
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高中物理《热学1》优质课教案教学设计
【考情解读】
专题七热学
本专题主要解决的是分子动理论和热力学定律，并从宏观和微观角度理解固、液、气三态的性质。
新课程标准对本部分内容要求较低，《考试说明》明确提出“在选考中不出现难题”，高考命题的形式基本上都是小题的拼盘。
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：
①分子大小的估算；②分子动理
论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测分子直径等内容。
预测2018年高考会涉及在以下方面：
利用阿伏伽德罗常数进行微观量估算和涉及分子动
理论内容的判断性问题，以选择填空题形式命题；气体压强为背景的微观解释问题，以简答形式命题；以理想气体为研究对象考查气体性质和热力学定律的问题，以计算题的形式命题。
【网络构建】
【知识回扣】1．分子动理论
（1）分子大小
①阿伏加德罗常数：
NA＝6.02×1023mol－1.
Vmol
②分子体积：
V0＝NA（占有空间的体积）．
Mmol
③分子质量：
m0＝NA.
V
④油膜法估测分子的直径：
d＝S.
（2）分子热运动的实验基础：
扩散现象和布朗运动．
①扩散现象特点：
温度越高，扩散越快．
②布朗运动特点：
液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．
（3）分子间的相互作用力和分子势能
①分子力：
分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．
②分子势能：
分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0（分子间的距离为r0时，分子间作用的合力为0）时，分子势能最小．
2．固体和液体
（1）晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．
（2）液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．
（3）液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．3．气体实验定律
（1）等温变化：
pV＝C或p1V1＝p2V2；
pp1p2
（2）等容变化：
T＝C或T1＝T2；
VV1V2
（3）等压变化：
T＝C或T1＝T2；
pVp1V1p2V2
（4）理想气体状态方程：
T＝C或T1＝T2.
4．热力学定律
（1）物体内能变化的判定：
温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．
（2）热力学第一定律
①公式：
ΔU＝W＋Q；
②符号规定：
外界对系统做功，W>0；系统对外界做功，W<0.系统从外界吸收热量，Q>0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU>0；系统内能减少，ΔU<0.
（3）热力学第二定律
热力学第二定律的表述：
①热量不能自发地从低温物体传到高温物体（按热传递的方向性表述）．②不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响（按机械能和内能转化的方向性表述）．③第二类永动机是不可能制成的．
【高频考点】
考点一分子动理论、内能及热力学定律（H）
典题1（多选）下列说法正确的是（）A.外界对物体做功,物体内能一定增大B.温度越高,布朗运动就越显著
C.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
D.在各种晶体中,原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性E.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,此时暴露在空气中的水蒸发得
越快
解析外界对物体做功,若物体放热,则物体内能不一定增大,选项A错误;温度越高,布朗运动就越显著,选项B正确;当分子间作用力表现为斥力时,随分子间距离的减小,分子力做负功,则分子势能增大,选项C正确;在各种晶体中,原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,选项D正确;空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近饱和汽压,蒸发的速度越接近水蒸气液化的速度,水蒸发越慢。
故E错误;故选BCD。
典题2（多选）（2017全国Ⅱ卷）如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,
隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是（）
A.
气体自发扩散前后内能相同
B.气体在被压缩的过程中内能增大
C.在自发扩散过程中,气体对外界做功
D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变
解析由于隔板右侧是真空,隔板抽开后,气体自发扩散至整个汽缸,并不做功也没有热量交
换,所以自发扩散前后内能相同,故选项A正确,选项C错误;气体被压缩过程中,外界对气体做功,没有热量交换,根据ΔU=W+Q,气体的内能增大,故选项B、D正确;气体被压缩过程中,温度升高,分子平均动能增大,故选项E错误。
典题3（多选）下列说法正确的是（）
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大
C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低E.分子力只要增大,分子间的分子势能就要增大
解析布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,而不是分子的运动,故A对。
温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个分子的速率都增大,故B错。
一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,虽然温度没有升高,但此过程必须吸热,而吸收的热量使分子之间的距离增大,分子势能增加,故C对。
温度是分子热运动的平均动能的标志,故D对。
由Ep-r和F-r图象比较可知,分子力增大,分子间的分子势能不一定增大,E错。
规律方法1.必须掌握的三个模型
（1）必须掌握微观量估算的两个模型
球模型:
V=
πR3（适用于估算液体、固体分子直径）。
立方体模型:
V=a3（适用于估算气体分子间距）。
分子数:
N=nNA=
NA=
NA.
（2）必须明确反映分子运动规律的两个实例
①布朗运动
研究对象:
悬浮在液体或气体中的固体小颗粒。
运动特点:
无规则、永不停息。
相关因素:
颗粒大小、温度。
②扩散现象
产生原因:
分子永不停息地无规则运动。
相关因素:
温度。
（3）必须弄清的分子力和分子势能
①分子力:
分子间引力与斥力的合力。
分子间距离增大,引力和斥力均减小;分子间距离减小,引力和斥力均增大,但斥力总比引力变化得快。
②分子势能:
分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大;当分子间距为
r0（分子间的距离为r0时,分子间作用的合力为0）时,分子势能最小。
2.物体的内能与热力学定律
（1）改变内能的两种方式：
做功与热传递
物体内能变化的判定:
温度平均动能;体积分子势能。
（2）热力学第一定律公式:
ΔU=W+Q;
（3）热力学第二定律的表述:
热量不能自发地从低温物体传到高温物体（按热传递的方向性表述）或不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响（按机械能和内能转化的方向性表述）。
第二类永动机是不可能制成的。
考点二固体、液体和气体（M）
典题4（多选）（2017山东泰安模拟）下列说法正确的是（）A.小雨滴呈现球形是水的表面张力作用的结果
B.给车胎打气,越压越吃力,是由于分子间存在斥力
C.干湿泡温度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远D.常见的金属都是非晶体
E.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
解析空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力,使雨滴表面有收缩趋势,A正确;给车胎打气,越压越吃力,是由于打气过程中气体压强增大的结果,不是由于分子间存在斥力,B错误;干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热,干湿泡温度计的两个温度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远,C正确;常见的金属都是晶体,D错误;液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征的一类物质,所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E正确。
故选ACE。
典题5（多选）（2017江西南昌模拟）下列说法正确的是（）
A.晶体的导热性能一定是各向异性
B.封闭气体的压强仅与分子的密集程度有关
C.夏季天旱时,给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管,防止水分蒸发
D.虽然大量分子做无规划运动,速率有大有小,但分子的速率却按一定的规律分布
E.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
解析单晶体的导热性能一定是各向异性,多晶体的导热性能是各向同性的,选项A错误;封闭气体的压强与分子的密集程度和气体分子的平均速率有关,选项B错误;夏季天旱时,给庄稼松
土是为了破坏土壤中的毛细管,防止水分蒸发,选项C正确;虽然大量分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率却按一定的规律分布,选项D正确;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势,选项E正确。
规律方法1.对晶体、非晶体特性的理解
（1）只有单晶体才可能具有各向异性。
（2）各种晶体都具有固定熔点,晶体熔化时,温度不变,吸收的热量全部用于分子势能的增加。
（3）晶体与非晶体可以相互转化。
（4）有些晶体属于同素异构体,如金刚石和石墨。
2.对液晶特性的理解
（1）液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间。
液晶具有流动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性。
（2）液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切。
考点三气体实验定律和理想气体状态方程（H）
解题策略
策略1:
气体实验定律
典题9（2017湖南怀化模拟）如图所示,竖直放置的汽缸,活塞横截面积为S,厚度不计,可在汽缸内无
摩擦滑动。
汽缸侧壁有一个小孔,与装有水银的U形玻璃细管相通。
汽缸内封闭了一段高为L的气柱（U形管内的气体体积不计）。
此时缸内气体温度为T0,U形管内水银面高度差为h。
已知大气压强为p0,水银的密度为ρ,重力加速度为g。
（汽缸内气体与外界无热交换）
（1）求活塞的质量m;
（2）若在活塞上添加质量为4m的沙粒时,活塞下降到距汽缸底部
L处,求此时汽缸内气体的温度。
解析
（1）活塞受力如图所示,由平衡条件有p1S=p0S+mg结合液体压强公式有p1=p0+ρgh
所以活塞的质量m=ρhS。
（2）在活塞上添加质量为4m的沙粒时,由平衡条件有p2S=p0S+5mg
规律方法1.压强的计算
（1）被活塞、汽缸封闭的气体,通常分析活塞或汽缸的受力,应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。
（2）被液柱封闭的气体的压强,若应用平衡条件或牛顿第二定律求解,得出的压强单位为Pa。
规律方法2
典题7一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。
初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。
用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。
已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0=75.0cmHg,环境温度不变。
求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。
解析设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。
活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1',长度为l1';左管中空气柱的压强为p2',长度为l2'。
由题给条件得
规律方法3多个研究对象的问题
由活塞、液柱相联系的“两团气”问题,要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系,列出辅助方程,最后联立求解。
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