“一二三”金字塔模式與熱學復習

　　由于時間的關(guān)系，高考復習，重在理順知識結(jié)構(gòu)，喚起學生對知識的回憶，而熱學部分，高考命題側(cè)重在分子動理論、微觀量的估算、熱力學定律及其應用、氣體狀態(tài)的定性分析、聯(lián)系“STS”等知識點。多以選擇題的形式出現(xiàn)，但不排除計算題的可能，為此，二輪復習宜采用“一二三”金字塔模式復習。其中“一二”是熱學知識的理順與基礎(chǔ)，“三”是本節(jié)知識高考最高能力考查的體現(xiàn)。
　　
　　一、熱學中“一”的知識構(gòu)成
　　
　　1.一種理論：“分子動理論。其重點是分子動理論的三個基本觀點①物質(zhì)組成觀點。②分子的無規(guī)則運動觀點。③分子間相互作用力觀點。
　　2 .一種運動：“布朗運動”。理解和識記的重點內(nèi)容是：①布朗運動的物理學史。②實驗裝置。③布朗運動是固體微粒的運動，不是分子的運動。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)則運動的體現(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”。重點是應用分子的“球體”或“立方體”模型，求分子的直徑或氣體分子的平均距離。
　　5.一個實驗：“油膜法測分子直徑”。重點是理解實驗的原理、步驟及注意事項和公式Ｖ=Ｓｄ各物理量的含義，并能應用公式解決實際問題。從近幾年的高考分析，2008年高考實驗題，很有可能對此實驗考查。
　　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，是高考的重點和焦點，通過以上的歸納，能幫助學生對知識的識記和理解。
　　例1.（2008年廣西模擬）下列有關(guān)布朗運動的說法中正確的是( )
　　A.顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒在不停的做無規(guī)則運動，這反應了液體分子運動的無規(guī)則性。
　　B.布朗運動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，從射進來的陽光中，看到懸浮在空氣中的微粒的無規(guī)則運動是布朗運動
　　D.布朗運動是固體分子的運動
　　分析：此題很容易錯選C、D，關(guān)鍵是對布朗運動有關(guān)知識的不理解，布朗運動是固體微粒的運動，不是分子的運動，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)于氣體分子的運動情況，下列說法中正確的是 （ ）
　　A.某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的
　　B.某一時刻一個分子速度大小和方向是偶然的
　　C.某一時刻向任意一個方向運動的分子數(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)計分布規(guī)律，所以A錯誤。由于分子的碰撞，分子的運動具有偶然性，B正確。雖然每個分子速度具有偶然性，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律，由于分子數(shù)目巨大，某一時刻向任意方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認為是相等的，C正確。某一溫度下，每個分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運動的平均速率相等，D錯誤。正確答案為（B、C）
　　學生練習：（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動時，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，其壓強一定增大
　?。ù鸢福篈、D）
　　
　　二、熱學中“二”的知識梳理
　　
　　1.兩個圖象的應用：①分子力F→r的關(guān)系圖象。②分子勢能 →r關(guān)系圖象應用圖象解決問題，是對學生能力考查的亮點，是高考命題的熱點。
　　
　　例3.（全國高考）甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對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做加速運動，由b到c做減速運動。
　　B.乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大
　　C.乙分子由a到b過程中，兩分子間的分子勢能一直減小
　　D.乙分子由b到d過程中，兩分子間的分子勢能一直增大
　　分析：這是一道應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，所以一直做加速運動，到達c時速度最大，而引力做正功，分子勢能一直減小，故正確答案為（B、C）
　　2.兩個定律：①熱力學第一定律，是高考的重點和難點，每年都考。學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)能的改變要同時考慮“做功”和“熱傳遞”。
　　②熱力學第二定律，從兩種表達方式，知道熱傳導的方向性，機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性。
　　3.兩類“永動機”
　　第一類永動機：不消耗任何能量卻源源不斷地對外做功的機器。違背了能量的守恒定律。
　　第二類永動機：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，不違背能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律。
　　4.兩種溫度：攝氏溫度，熱力學溫度及其關(guān)系。溫度是分子平均動能的標志。
　　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.物體對外做功，內(nèi)能一定減小
　　C.物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變
　　D.物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變
　　分析：物體內(nèi)能改變的要同時考慮兩種方式，故答案A、B錯誤，物體放出熱量又同時對外做功，內(nèi)能一定減小，D錯誤。正確答案為（C）
　　例5.（2006.廣東高考）關(guān)于永動機和熱力學定律的討論，下列說法正確的是（ ）
　　A.第二類永動機違反能量守恒定律
　　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)移的觀點來看這兩種改變方式是有區(qū)別的
　　分析：第二類永動機不違反能量守恒定律，A錯。物體內(nèi)能的改變要同時考慮做功和熱傳遞，故B、C錯誤。正確答案為（D）
　　
　　三、熱學中“三”個熱點的探究
　　
　　1.聯(lián)系“STS”的問題探究
　　“STS”問題是聯(lián)系實際生活與當代科技發(fā)展的一類新題型，它成為高考知識與能力考查的新熱點。
　　
　　例6.如圖2所示為電冰箱的工作原理圖，壓縮機工作時，強迫致冷劑在冰箱內(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，當然它對學生應用知識去解決實際問題的能力提出了新要求。從熱學的知識，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)機等的應用，2008年高考要特別注意。
　　2.與功能關(guān)系問題的探究
　　熱學問題，往往與力學中的功能關(guān)系聯(lián)系在一起，這種題對學生綜合應用知識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：這是一道熱學與力學知識相結(jié)合的綜合題，對學生綜合應用知識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，是當今世界的焦點問題，在復習中也要有所注意。
　　總之，針對本專題所牽涉到的重點、難點、熱點內(nèi)容，上述模式對知識結(jié)構(gòu)性的分析，可幫助學生從宏觀、整體上清理知識間脈絡(luò)關(guān)系，對強化知識有很好的作用。
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