新教材 人教版高中物理选择性必修第三册全册各章节知识点考点

高中物理选择性必修第三册全册知识点汇总 第一章分子动理论...........................................................................................................................2 1．分子动理论的基本内容.............................................................................................. 2 2. 实验：用油膜法估测油酸分子的大小....................................................................... 7 3. 分子运动速率分布规律............................................................................................. 10 第二章气体、固体和液体.............................................................................................................22 1. 温度和温标..................................................................................................................22 2. 气体的等温变化......................................................................................................... 28 3. 气体的等压变化和等容变化..................................................................................... 33 4. 固体..............................................................................................................................46 5. 液体..............................................................................................................................51 第三章热力学定律.........................................................................................................................56 1．功、热和内能的改变................................................................................................ 56 2. 热力学第一定律......................................................................................................... 62 3. 能量守恒定律............................................................................................................. 62 4. 热力学第二定律......................................................................................................... 67 第四章原子结构和波粒二象性.................................................................................................... 72 1. 普朗克黑体辐射理论................................................................................................. 72 2. 光电效应......................................................................................................................72 3．原子的核式结构模型................................................................................................ 82 4. 氢原子光谱和玻尔的原子模型................................................................................. 89 5. 粒子的波动性和量子力学的建立............................................................................. 97 第五章原子核...............................................................................................................................102 1．原子核的组成.......................................................................................................... 102 2. 放射性元素的衰变................................................................................................... 108 3. 核力与结合能........................................................................................................... 115 4. 核裂变与核聚变....................................................................................................... 120 5. “基本”粒子................................................................................................................. 120 第一章分子动理论 1．分子动理论的基本内容 一、物体是由大量分子组成的 1．分子：把组成物体的微粒统称为分子。 2．1 mol 水中含有水分子的数量就达6.02×1023 个。 二、分子热运动 1．扩散 (1)扩散：不同的物质能够彼此进入对方的现象。 (2)产生原因：由物质分子的无规则运动产生的。 (3)发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象。 (4)意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动。 (5)规律：温度越高，扩散现象越明显。 2．布朗运动 (1)概念：把悬浮微粒的这种无规则运动叫作布朗运动。 (2)产生的原因：大量液体(气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。 (3)布朗运动的特点：永不停息、无规则。 (4)影响因素：微粒越小，布朗运动越明显，温度越高，布朗运动越激烈。 (5)意义：布朗运动间接地反映了液体(气体)分子运动的无规则性。 3．热运动 (1)定义：分子永不停息的无规则运动。 (2)宏观表现：扩散现象和布朗运动。 (3)特点 ①永不停息； ②运动无规则； ③温度越高，分子的热运动越激烈。 三、分子间的作用力 1．分子间有空隙 (1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的 空隙。 (2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有 空隙。 (3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方 的内部，说明固体分子间也存在着空隙。 2．分子间作用力 (1)当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时 分子间的作用力表现为引力。 (2)当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时 分子间的作用力表现为斥力。 说明：分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。 四、分子动理论 1．内容：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分 子之间存在着相互作用力。 2．由于分子热运动是无规则的，对于任何一个分子都具有偶然性，但对大 量分子的整体而言，表现出规律性。 分子热运动 教材P4“思考与讨论”答案提示：因为花粉微粒在各个瞬间受到较强撞击 的方向是无规则的，所以花粉微粒的运动是无规则的，微粒越小，某时刻与它相 撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不易平衡，布朗运动越明显。 冬天在我国北方很多地方易出现雾霾天气，如图所示。 雾 霾 雾霾极大地影响了人们的视线， 也给交通带来不便， 你知道霾的小颗粒在做 什么运动吗？这种运动与小颗粒大小有关吗？ 提示：霾的小颗粒做布朗运动。颗粒越小，布朗运动越明显。 1．对扩散的理解 (1)影响扩散现象明显程度的因素 ①物态 Ⅰ.气态物质的扩散最快、现象最显著。 Ⅱ.固态物质的扩散最慢，短时间内现象非常不明显。 Ⅲ.液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间。 ②温度： 在两种物质一定的前提下， 扩散现象发生的显著程度与物质的温度 有关，温度越高，扩散现象越显著。 ③浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著。 (2)分子运动的两个特点 ①永不停息：不分季节，也不分白天和黑夜，分子每时每刻都在运动。 ②无规则：单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体 上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。 2．布朗运动 (1)无规则性 悬浮微粒受到液体分子在各个方向上撞击的不平衡是形成布朗运动的原因。 由于液体分子的运动是无规则的， 使微粒受到较强撞击的方向也不确定， 所以布 朗运动是无规则的。 (2)影响因素 ①微粒越小，布朗运动越明显：悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越 少，来自各方向的冲击力越不平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击 力下产生的加速度越大。因此，微粒越小，布朗运动越明显。 ②温度越高， 布朗运动越激烈： 温度越高， 液体分子的运动(平均)速率越大， 对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高， 布朗运动越激烈。 (3)实质 布朗运动不是分子的运动， 而是悬浮微粒的运动。 布朗运动的无规则性反映 了液体分子运动的无规则性； 布朗运动与温度有关， 表明液体分子运动的激烈程 度与温度有关。 【例1】(多选)如图所示是做布朗运动的小颗粒的运动路线记录的放大图， 以小颗粒在A 点开始计时，每隔30 s 记下小颗粒的一个位置，得到B、C、D、 E、F、G 等点，关于小颗粒在75 s 末时的位置，以下叙述中正确的是( ) A．一定在CD 连线的中点 B．一定不在CD 连线的中点 C．可能在CD 连线靠近C 的位置 D．可能在CD 连线上，但不一定是CD 连线的中点 CD [布朗运动是悬浮微粒的无规则运动， 从颗粒运动到A 点计时， 每隔30 s，记下颗粒的一个位置，其连线并不是小颗粒运动的轨迹，所以在75 s 末时， 其所在位置不能在图中确定，故C、D 正确。] 布朗运动中微粒的运动是“无规则”的， 即实验中不同时刻微粒位置的连线 并非其运动轨迹，而是人为画出的，这是理解该实验的关键。 分子间的作用力 把一块洗干净的玻璃板吊在橡皮筋的下端， 使玻璃板水平接触水面如图所示， 现在要想使玻璃板离开水面，所用的拉力比其重力大，还是相等？ 提示：大于重力。在玻璃板被提起时，要受到水面上的水分子的引力，所以 拉力要大于玻璃板的重力。 1．分子力：在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表 现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。 2．分子力与分子间距离变化的关系： (1)平衡位置：分子间距离r＝r0 时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平 衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10 －10 m)的位置。 (2)分子间的引力和斥力随分子间距离r 的变化关系： 分子间的引力和斥力都 随分子间距离r 的增大而减小，但斥力减小得更快。 (3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型 分子力F 随分子间距离 r 的变化关系图像 分子间 距离 分子力 分子力模型 r＝r0 零 r<r0 表现为斥力， 且分子力随分 子间距的增大 而减小 r>r0 表现为引力， 且分子力随分 子间距的增 大，先增大后 减小 【例2】 如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O 处不动，另一分子 可位于正x 轴上不同位置处， 图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小， 两条 曲线分别表示斥力或引力的大小随两分子间距离变化的关系， e 为两曲线的交点， 则下列说法正确的是( ) A．ab 线表示引力，cd 线表示斥力，e 点的横坐标约为10 －15 m B．ab 线表示斥力，cd 线表示引力，e 点的横坐标约为10 －10 m C．ab 线表示引力，cd 线表示斥力，e 点的横坐标约为10 －10 m D．ab 线表示斥力，cd 线表示引力，e 点的横坐标约为10 －15 m B [由于分子间斥力的大小随两分子间距离变化比引力快，所以图中曲线 ab 表示斥力，cd 表示引力，e 点引力和斥力平衡，分子间距为r0，数量级为10 － 10 m，故选项B 正确。] 分子间作用力问题的分析方法 (1)首先要清楚分子间同时存在分子引力和分子斥力。 (2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。 (3)分子力是指分子间引力和斥力的合力。 (4)分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是r＝r0 时，分子力为零，此时 分子间引力和斥力大小相等，均不为零；二是r≥10r0 时，分子力很小，引力、 斥力均可近似看作零。 2. 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验思路 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上， 使油酸在水面上形成单分子油膜， 则油膜 厚度即为油酸分子的直径。 二、实验步骤 1．在浅盘中倒入约2 cm 深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 2．用注射器往小量筒中滴入1 mL 油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出 一滴油酸酒精溶液的体积V0。 3．将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 4．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油 酸薄膜的形状。 5．将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1 cm 的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。 6．根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的 体积V。 7．计算油酸薄膜的厚度d＝V S，即为油酸分子直径的大小。 三、注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶 液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。 2．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个 原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。 3．本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。 4．爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于 1 1 000为宜。 5．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮 廓难以形成。 四、数据分析 计算方法： 1．一滴油酸溶液的平均体积 — V ＝N 滴油酸溶液的体积 N 。 2．一滴油酸溶液中含纯油酸的体积 V＝ — V ×油酸溶液的体积比。(体积比＝纯油酸体积 溶液的体积 ) 3．油膜的面积S＝n×1 cm2。(n 为有效格数，小方格的边长为1 cm) 4．分子直径d＝V S(代入数据时注意统一单位)。 【例1】 配制好的油酸酒精溶液为每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL。用滴管向量筒内滴50 滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一 滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形 成单分子油膜的形状如图所示。 (1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积为多少平方米？ (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为多少立方米？ (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为多少米。 思路点拨： [解析] (1)数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半 个的舍去)为85 个，油膜面积约为S＝85×(3.0×10 －2)2 m2＝7.65×10 －2 m2。 (2)因50 滴油酸酒精溶液的体积为1 mL， 且溶液含纯油酸的浓度为ρ＝0.06%， 故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0＝ρV N ＝0.06% 50 ×1×10 －6 m3＝1.2×10 － 11 m3。 (3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为d ＝V0 S ＝1.2×10 －11 7.65×10 －2 m≈1.57×10 －10 m。 [答案] (1)7.65×10 －2 m2 (2)1.2×10 －11 m3 (3)1.57×10 －10 m 【例2】 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，按照油酸与酒精 的体积比为m∶n 配制油酸酒精溶液，用注射器滴取该溶液，测得k 滴溶液的总 体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所 示。已知坐标纸上每个小正方形的边长为a。 (1)求油膜的面积； (2)估算油酸分子的直径。 [解析] (1)估算油膜面积时以超过半格按一格计算， 小于半格就舍去的原则， 估算出31 格，则油酸薄膜面积为S＝31a2。 (2)根据公式V 油酸＝dS 可得d＝V 油酸 S ＝ mV 31a2k(m＋n)。 [答案] (1)31a2 (2) mV 31a2k(m＋n) 油膜