由于時(shí)間的關(guān)系,高考復(fù)習(xí),重在理順知識(shí)結(jié)構(gòu),喚起學(xué)生對(duì)知識(shí)的回憶,而熱學(xué)部分,高考命題側(cè)重在分子動(dòng)理論、微觀量的估算、熱力學(xué)定律及其應(yīng)用、氣體狀態(tài)的定性分析、聯(lián)系“STS”等知識(shí)點(diǎn)。多以選擇題的形式出現(xiàn),但不排除計(jì)算題的可能,為此,二輪復(fù)習(xí)宜采用“一二三”金字塔模式復(fù)習(xí)。其中“一二”是熱學(xué)知識(shí)的理順與基礎(chǔ),“三”是本節(jié)知識(shí)高考最高能力考查的體現(xiàn)。
一、熱學(xué)中“一”的知識(shí)構(gòu)成
1.一種理論:“分子動(dòng)理論。其重點(diǎn)是分子動(dòng)理論的三個(gè)基本觀點(diǎn)①物質(zhì)組成觀點(diǎn)。②分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)。③分子間相互作用力觀點(diǎn)。
2 .一種運(yùn)動(dòng):“布朗運(yùn)動(dòng)”。理解和識(shí)記的重點(diǎn)內(nèi)容是:①布朗運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)史。②實(shí)驗(yàn)裝置。③布朗運(yùn)動(dòng)是固體微粒的運(yùn)動(dòng),不是分子的運(yùn)動(dòng)。④與溫度和微粒大小的關(guān)系。及其本質(zhì):液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn)。
3.一座橋梁:“聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁:阿伏加德羅常數(shù)”。
4.一種估算:“微觀量的估算”。重點(diǎn)是應(yīng)用分子的“球體”或“立方體”模型,求分子的直徑或氣體分子的平均距離。
5.一個(gè)實(shí)驗(yàn):“油膜法測(cè)分子直徑”。重點(diǎn)是理解實(shí)驗(yàn)的原理、步驟及注意事項(xiàng)和公式V=Sd各物理量的含義,并能應(yīng)用公式解決實(shí)際問題。從近幾年的高考分析,2008年高考實(shí)驗(yàn)題,很有可能對(duì)此實(shí)驗(yàn)考查。
6.一種理想模型:“理想氣體”。理想氣體是一種理想模型,其內(nèi)能由氣體的溫度決定。
7.一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律:具有某一速率的分子數(shù)目并不相等,呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”。
以上知識(shí),是高考的重點(diǎn)和焦點(diǎn),通過以上的歸納,能幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)的識(shí)記和理解。
例1.(2008年廣西模擬)下列有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是( )
A.顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這反應(yīng)了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。
B.布朗運(yùn)動(dòng)是否顯著與懸浮在液體中的顆粒大小無關(guān)
C.較暗的房間中,從射進(jìn)來的陽光中,看到懸浮在空氣中的微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)
D.布朗運(yùn)動(dòng)是固體分子的運(yùn)動(dòng)
分析:此題很容易錯(cuò)選C、D,關(guān)鍵是對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)有關(guān)知識(shí)的不理解,布朗運(yùn)動(dòng)是固體微粒的運(yùn)動(dòng),不是分子的運(yùn)動(dòng),且與宏觀現(xiàn)象中微粒是兩回事。正確答案為(A、B)
例2.關(guān)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)情況,下列說法中正確的是 ( )
A.某一時(shí)刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的
B.某一時(shí)刻一個(gè)分子速度大小和方向是偶然的
C.某一時(shí)刻向任意一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目相等
D.某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會(huì)發(fā)生變化
分析:具有某一速率的分子數(shù)目并不相等,呈現(xiàn)“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律,所以A錯(cuò)誤。由于分子的碰撞,分子的運(yùn)動(dòng)具有偶然性,B正確。雖然每個(gè)分子速度具有偶然性,但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計(jì)規(guī)律,由于分子數(shù)目巨大,某一時(shí)刻向任意方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目只有很小的差別,可以認(rèn)為是相等的,C正確。某一溫度下,每個(gè)分子的速率仍然是瞬息萬變的,只是分子運(yùn)動(dòng)的平均速率相等,D錯(cuò)誤。正確答案為(B、C)
學(xué)生練習(xí):(2006.江蘇物理)下列說法正確的是()
A.氣體的溫度升高,并非所有分子的速率都增大
B.盛有氣體的容器作減速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能隨之減小
C.理想氣體在等容變化過程中,容器對(duì)外不做功,氣體的內(nèi)能不變
D.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后,其壓強(qiáng)一定增大
?。ù鸢福篈、D)
二、熱學(xué)中“二”的知識(shí)梳理
1.兩個(gè)圖象的應(yīng)用:①分子力F→r的關(guān)系圖象。②分子勢(shì)能 →r關(guān)系圖象應(yīng)用圖象解決問題,是對(duì)學(xué)生能力考查的亮點(diǎn),是高考命題的熱點(diǎn)。
例3.(全國(guó)高考)甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖1所示,F>0為斥力,F(xiàn)<0為引力,a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置,現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放,則()
A.乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng),由b到c做減速運(yùn)動(dòng)。
B.乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)c時(shí)速度最大
C.乙分子由a到b過程中,兩分子間的分子勢(shì)能一直減小
D.乙分子由b到d過程中,兩分子間的分子勢(shì)能一直增大
分析:這是一道應(yīng)用圖象解決問題的題,從圖象可知,乙分子由a到c,分子間表現(xiàn)為引力,所以一直做加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)c時(shí)速度最大,而引力做正功,分子勢(shì)能一直減小,故正確答案為(B、C)
2.兩個(gè)定律:①熱力學(xué)第一定律,是高考的重點(diǎn)和難點(diǎn),每年都考。學(xué)生要掌握改變物體的內(nèi)能的兩種方式的本質(zhì)區(qū)別及改變內(nèi)能上的等效性。物體內(nèi)能的改變要同時(shí)考慮“做功”和“熱傳遞”。
?、跓崃W(xué)第二定律,從兩種表達(dá)方式,知道熱傳導(dǎo)的方向性,機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性。
3.兩類“永動(dòng)機(jī)”
第一類永動(dòng)機(jī):不消耗任何能量卻源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器。違背了能量的守恒定律。
第二類永動(dòng)機(jī):從單一熱源吸取熱量并把它全部用來做功,而不引起其他的變化的熱機(jī),不違背能量守恒定律,但違背了熱力學(xué)第二定律。
4.兩種溫度:攝氏溫度,熱力學(xué)溫度及其關(guān)系。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。
例4.關(guān)于物體內(nèi)能的變化,下列說法中正確的是( )
A.物體吸收熱量,內(nèi)能一定增大
B.物體對(duì)外做功,內(nèi)能一定減小
C.物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變
D.物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變
分析:物體內(nèi)能改變的要同時(shí)考慮兩種方式,故答案A、B錯(cuò)誤,物體放出熱量又同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能一定減小,D錯(cuò)誤。正確答案為(C)
例5.(2006.廣東高考)關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論,下列說法正確的是( )
A.第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律
B.如果物體從外界吸收了熱量,則物體的內(nèi)能一定增大
C.外界對(duì)物體做功,則物體的內(nèi)能一定增大
D.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來看這兩種改變方式是有區(qū)別的
分析:第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,A錯(cuò)。物體內(nèi)能的改變要同時(shí)考慮做功和熱傳遞,故B、C錯(cuò)誤。正確答案為(D)
三、熱學(xué)中“三”個(gè)熱點(diǎn)的探究
1.聯(lián)系“STS”的問題探究
“STS”問題是聯(lián)系實(shí)際生活與當(dāng)代科技發(fā)展的一類新題型,它成為高考知識(shí)與能力考查的新熱點(diǎn)。
例6.如圖2所示為電冰箱的工作原理圖,壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫致冷劑在冰箱內(nèi)外管道中不斷循環(huán),那么下列說法中正確的是()
A.在冰箱內(nèi)的管道中,致冷劑迅速膨脹并吸收熱量
B.在冰箱外的管道中,致冷劑迅速膨脹并放出熱量
C.在冰箱內(nèi)的管道中,致冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量
D.在冰箱外的管道中,致冷劑被劇烈壓縮并放出熱量
分析:這是一道典型的聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活的"STS"問題,解決此類問題的關(guān)鍵,是要熟悉我們身邊生活中的物理知識(shí),當(dāng)然它對(duì)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)去解決實(shí)際問題的能力提出了新要求。從熱學(xué)的知識(shí),不難知道:電冰箱的工作原理是把熱從低溫物體傳到高溫物理,而消耗電能,所以箱內(nèi)管道是蒸發(fā)管,致冷劑迅速膨脹并吸收熱量。箱外管道恰好相反。故正確答案為(A、D)。此類題型又如醫(yī)院輸液管,空調(diào)機(jī)等的應(yīng)用,2008年高考要特別注意。
2.與功能關(guān)系問題的探究
熱學(xué)問題,往往與力學(xué)中的功能關(guān)系聯(lián)系在一起,這種題對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力提出了更高的要求。
例7.(2007.天津高考)A、B兩裝置,均由一支一端封閉,一端開口且?guī)в胁A莸墓軤钊萜骱退y槽組成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他條件都相同,將兩管抽成真空后,開口向下直插入水銀槽中(插入過程中沒有空氣進(jìn)入管內(nèi)),水銀柱上升到如圖3位置停止。假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱交換,則下列說法正確的是()
A.A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量
B.B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量
C.A和B 中水銀體積保持不變,故內(nèi)能增量相同
D.A和B 中水銀溫度始終相同,故內(nèi)能增量相同
分析:這是一道熱學(xué)與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合的綜合題,對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力提出更高的要求,由題意可知,水銀在兩管中的高度相同,而管中水銀體積也相同,槽中水銀面下降高度也相同,大氣對(duì)水銀做功相同,由:w=△EP+△E內(nèi),而管中水銀柱的重心位置不同,A管中水銀重心高于B管中水銀重心,即△EPA>△EPB,所以:△EA內(nèi)<△B內(nèi),故答案(B)正確。
3.與能源環(huán)境問題的探究
能源環(huán)境問題,是當(dāng)今世界的焦點(diǎn)問題,在復(fù)習(xí)中也要有所注意。
總之,針對(duì)本專題所牽涉到的重點(diǎn)、難點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)容,上述模式對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)性的分析,可幫助學(xué)生從宏觀、整體上清理知識(shí)間脈絡(luò)關(guān)系,對(duì)強(qiáng)化知識(shí)有很好的作用。
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