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(共39张PPT)
第十五单元
热　学
课程标准 核心考点 考情统计
1.通过实验，估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据 2.通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义 3.了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用 4.了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响 5.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象 分子动理论与统计观点 2025：浙江1月T17
2024：浙江6月T14
固体、液体和气体 2023：浙江6月T14
气体实验定律、理想气体状态方程 2025：浙江1月T17
2024：浙江6月T17
2023：浙江6月T17
热力学定律和能量守恒定律 2025：浙江6月T11、
T15；1月T17
2023：浙江6月T14、T17
实验：用油膜法估测油酸分子的大小 2023：浙江6月T16
课程标准 核心考点 考情统计
6.通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型，能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律 7.知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索的挫折和失败对科学发现的意义 8.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一 9.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律 实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【学习目标】1.了解分子动理论的基本观点，了解物体内能的决定因素，掌握分子间距与分子势能
的关系。
2.了解气体分子运动的特点，能够从微观的角度解释气体压强。
3.知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质；了解表面张力现象和毛细现象，
知道它们的产生原因。
考点一　分子动理论和内能
考点二　固体和液体
内
容
索
引
课时作业
第37讲　分子动理论　内能　固体和液体
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径：数量级为___________m。
②分子的质量：数量级为10－26 kg。
(2)阿伏加德罗常数
1 mol的任何物质都含有相同的分子数，通常可取NA=_______________mol－1。
考点一　分子动理论和内能
10－10
6.02×1023
2.分子永不停息地做无规则运动
现象 扩散现象 布朗运动 热运动
活动主体 分子 微小固体颗粒 分子
区别 分子的运动，发生在固体、液体、气体任意两种物质之间 比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生 分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到
共同点 (1)都是无规则运动； (2)都随温度的升高而更加激烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动 3.分子间作用力、分子势能
项目 分子力F 分子势能Ep
图像
随分子 间距离 的变化 情况 r＜r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大时，F做正功，Ep减小
r＞r0 r增大时，F先增大后减小，表现为引力 r增大时，F做负功，Ep增大
r=r0 分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置 Ep最小，但不为0
1.扩散现象和布朗运动都是分子热运动。(　 　)
2.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径。(　 　)
3.在布朗运动中，微粒越大，布朗运动越明显。(　 　)
4.已知铜的密度、摩尔质量以及阿伏加德罗常数，可以估算铜分子的直径。(　 　)
5.当分子力表现为引力时，分子间的引力随分子间距离的增大而增大。(　 　)



√

微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
(1)一个分子的质量：m0=。
(2)一个分子的体积：V0=(注意：对气体，V0为分子所占空间的体积)。
(3)物体所含的分子数：N=nNA。
物体所含物质的量：n=或n=。
考向一　宏观与微观
(4)物体的体积和质量的关系：Vmol=或V=。
(5)求解分子直径或棱长时的两种模型
①球模型：V0=πd3，得直径d=(常用于固体和液体)。
②立方体模型：V0=d3，得棱长d=(常用于求相邻气体分子间的平均距离)。
(2025·金丽衢二模)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为p0，重力加速度为g。由以上数据可估算(　 　)
A.地球大气层空气分子总数为2π B.地球大气层中空气分子总数为4π
C.空气分子之间的平均距离为 D.空气分子之间的平均距离为
例 1
【解析】 大气中的压强由大气的重力产生，即mg=p0S，而S=4πR2，地球大气层空气分子总数为N=NA，联立解得N=，A、B错误；大气体积为V=4πR2h，则气体分子之间的距离为d=，C正确，D错误。
C
(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。
(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。
(3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。
(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。
考向二　气体的分子动理论
气溶胶微粒是悬浮在大气中的肉眼不可见的微小颗粒。关于封闭环境中的气溶胶微粒，下列说法中正确的是(　 　)
A.气溶胶微粒越大，运动越明显
B.温度升高时，每个气溶胶微粒的运动都会变快
C.肉眼不可见的气溶胶微粒的运动实质上就是分子的运动
D.气溶胶微粒在空气中的无规则运动可以看作布朗运动
例 2
【解析】 气溶胶微粒的运动属于布朗运动，是气溶胶微粒在空气中受到空气分子撞击，受力不平衡而做无规则的运动，C错误，D正确；气溶胶微粒越大，则撞击它的空气分子数越多，其受力不平衡性越不明显，其运动越不明显，A错误；温度升高时，气溶胶微粒运动的平均速率变大，但不是每个微粒运动都变快，B错误。
D
一定质量的理想气体，体积不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(　 　)
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数
较少
例 3
【解析】 根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子数密度相同、分子的平均距离相同，A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，平均动能较大，C正确；乙状态下气体分子的平均速度大，分子数密度与甲状态不一样，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
C
(1)分子间的作用力和分子势能
①分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快。分子间作用力为引力和斥力的合力，如图所示。
考向三　分子动能、势能和物体内能
②分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。

Ⅰ.当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
Ⅱ.当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
Ⅲ.当r=r0时，分子势能最小。
(2)物体的内能
①内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
②决定因素：温度、体积和物质的量，与物体的位置高低、运动速度无关。
③改变物体内能的两种方式：做功和传热。
(3)温度
①一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
②两种温标：摄氏温标和热力学温标，其关系为T=t＋273.15 K。
(2025·浙江五校联盟)如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时Ep=0。现将乙分子从r4处由静止释放，下列说法中，正确的是(　 　)
A.实线为Ep－r图线，虚线为F－r图线
B.当分子间距离r＞r2时，甲、乙两分子间只有引力，且引力
随r增大而减小
C.乙分子从r4到r1的过程中，分子力先做负功，再做正功
D.乙分子从r4到r2的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，
从r2到r1的过程，做加速度增大的减速运动
例 4
D
【解析】 由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线(Ep－r图线)，实线为分子间的作用力图线(F－r图线)，A错误；由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，所以无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，且合力(分子间的引力和斥力)在r＞r2时，随r的增大先增大后减小，B错误；根据分子势能图线可知，乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先减小后增大，在r2时分子势能最小，所以分子力先做正功后做负功，C错误；乙分子从r4到r1所受的分子间的作用力表现为引力，r3处引力最大，r2处为平衡位置，r＜r2表现为斥力，所以从r4到r2的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1的过程，做加速度增大的减速运动，D正确。
如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的分子势能分别为E1、0和－E0。取分子间距无穷远处分子势能为0，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法中正确的是(　 　)
A.分子A、B的最大动能均为
B.当分子间距为r0时，两分子之间的分子力最大
C.当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为
D.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
例 5
甲　 　乙
A
【解析】 当两分子之间距离为r0时，两分子之间的分子势能最小，分子动能最大，减少的分子势能为ΔEp=E1－(－E0)=E1＋E0，根据能量守恒定律可知，减少的分子势能转化为两分子的动能，故分子A、B的最大动能均为EkA=EkB=，A正确；当两分子之间距离为r0时，对应的分子势能最小，两分子之间的分子力为零，B错误；当分子间距无穷远时，减少的分子势能全部转化为两分子的动能，则E1=2×mv2，解得分子B的速度大小为v=，C错误；分子势能是标量，且正负可以表示大小，故两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大，D错误。
比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气，下列说法中，正确的是(　 　)
A.热水分子的平均动能比水蒸气的大
B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C.热水分子的速率都比水蒸气的小
D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
例 6
【解析】 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，A错误；内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，B正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，45 ℃的热水中的分子平均速率比100 ℃的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，D错误。
B
1.固体
(1)分类：固体分为________和___________两类。晶体又分为___________和___________。
(2)晶体和非晶体的比较
考点二　固体和液体
晶体
分类 晶体 非晶体
单晶体 多晶体 外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形
熔点 确定 ___________ 不确定
物理性质 各向异性 ________________ 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互___________ 非晶体
单晶体
多晶体
确定
各向同性
转化
2.液体
(1)液体的表面张力
①作用效果：液体的表面张力使液面具有________的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，______形表面积最小。
②方向：表面张力跟液面________，跟这部分液面的各条分界线________。
③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为________。
(2)浸润和不浸润
①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体不浸润固体。
②毛细现象：浸润液体在细管中________，不浸润液体在细管中________。
收缩
球
相切
垂直
引力
上升
下降
3.液晶
(1)液晶的物理性质
①具有液体的___________。
②具有晶体的_________________。
(2)液晶的微观结构
从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。
流动性
光学各向异性
1.晶体的所有物理性质都是各向异性的。(　 　)
2.液晶是液体和晶体的混合物。(　 　)
3.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体。
(　 　)
4.在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用。
(　 　)



√
在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示。甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，下列说法中，正确的是(　 　)
A.甲一定是单晶体
B.乙可能是金属薄片
C.丙在一定条件下有可能转化成乙
D.甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的
例 7
C
考向一　晶体和非晶体
甲　 乙　 丙　 丁
【解析】 由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性的，则熔化在非晶体和多晶体表面的石蜡应该是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化的关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，A、B错误；在一定条件下，有些物质可以在晶体和非晶体之间相互转化，C正确；甲是多晶体，微粒排列不规则，丙是单晶体，微粒排列规则，D错误。
喷雾型防水剂的原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰。下列说法中，正确的是(　 　)
A.水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B.玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.水滴表面分子比水滴的内部密集
例 8
【解析】 液体表面张力作用使得水滴呈球形，另外有重力作用，从而使得水滴呈椭球形，A错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，使水滴沿该层有收缩的趋势，所以玻璃和水不浸润，B错误，C正确；水滴表面分子比水滴的内部稀疏，使水滴表面层分子作用力表现为引力，这就是表面张力，D错误。
C
考向二　液体
课时作业
答案速对
第十五单元 第37讲　分子动理论　内能　固体和液体 题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 C C C AC D BD C
1.(人教版选择性必修第三册改编)如图所示为我国科学家用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面的原子图片，图中每个亮斑都是一个碳原子。下列说法正确的是(　 　)
A.碳原子排列紧密，分子间没有空隙
B.碳原子规则排列，不能做无规则运动
C.用力压缩石墨时，碳原子间的作用力表现为斥力
D.石墨中碳原子体积的数量级是10－10 m3
C
2.(2023·海南卷)如图所示为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子间的平衡距离，下列关于分子力和分子势能的说法，正确的是(　 　)

A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处的过程中，分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小
C
3.关于内能，下列说法中正确的是(　 　)
A.1克100 ℃的水的内能等于1克100 ℃的水蒸气的内能
B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等
D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大
【解析】 1克100℃ 的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能，A错误；物体的内能与物质的量、温度、体积等因素有关，质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等，所以内能不一定相等，B错误；内能不同的物体，其温度可能相等，所以它们分子热运动的平均动能可能相等，C正确；一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木块的所有分子的分子势能不变，D错误。
C
4.(多选)体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图所示)，下列说法中，正确的是(　 　)
A.由于温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶
中水分子的平均动能大
B.由于温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶
中水分子的布朗运动更显著
C.若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，
这种改变内能的方式叫传热
D.由于A、B两瓶水的体积相等，所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等
【解析】 温度是分子平均动能的标志，A瓶中水的温度高，故A瓶中水分子的平均动能大，A正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，两瓶中水分子不存在布朗运动，B错误；若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，热量会由A传递到B，这种改变内能的方式叫传热，C正确；相同体积不同温度时水分子的平均距离不同，D错误。
AC
5.“嫦娥五号”探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。石英晶体
(　 　)
A.没有确定的熔点
B.具有各向同性的压电效应
C.没有确定的几何形状
D.是单晶体
【解析】 晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，A、C错误，D正确；沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故石英晶体具有各向异性的压电效应，B错误。
D
6.(多选)图甲为氧气分子在不同温度下的速率分布，图乙和图丙分别为分子间作用力、分子势能与分子间距的关系，下列关于这三个图像的说法中正确的有(　 　)
A.图甲中两种状态氧气分子的平均速率相等
B.图甲中在②状态下，氧气分子速率大小的分布范围相对较大
C.图乙中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关
D.图丙中图线切线斜率的绝对值表示在该间距时的分子间作用力大小
BD
甲 乙　 　 丙
【解析】 由图甲可知，②中速率大的分子占据的比例较大，则说明②对应的分子平均速率较大，故②对应的温度较高，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，A错误，B正确；图乙中阴影部分面积表示分子力做功的大小，也等于分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，C错误；由分子力做功与分子势能变化量大小相等，可知图丙中图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，D正确。
7.晶须是一种发展中的高强度材料，它是非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是(　 　)
A. 　 B.
C. D.
【解析】 铁的摩尔体积V=，单个分子的体积V0=，又V0=πr3，所以分子的半径r=，分子的最大截面积S0=πr2=，铁质晶须的横截面上的分子数n=，拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力F0=，C正确。
C第37讲　分子动理论　内能　固体和液体
【学习目标】
1.了解分子动理论的基本观点，了解物体内能的决定因素，掌握分子间距与分子势能的关系。
2.了解气体分子运动的特点，能够从微观的角度解释气体压强。
3.知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质；了解表面张力现象和毛细现象，知道它们的产生原因。
考点一　分子动理论和内能
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径：数量级为　10－10　m。
②分子的质量：数量级为10－26 kg。
(2)阿伏加德罗常数
1 mol的任何物质都含有相同的分子数，通常可取NA=　6.02×1023　mol－1。
2.分子永不停息地做无规则运动
现象 扩散现象 布朗运动 热运动
活动主体 分子 微小固体颗粒 分子
区别 分子的运动，发生在固体、液体、气体任意两种物质之间 比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生 分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到
共同点 (1)都是无规则运动； (2)都随温度的升高而更加激烈
联系 扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动
3.分子间作用力、分子势能
项目 分子力F 分子势能Ep
图像
随分子 间距离 的变化 情况 r＜r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大时，F做正功，Ep减小
r＞r0 r增大时，F先增大后减小，表现为引力 r增大时，F做负功，Ep增大
r=r0 分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置 Ep最小，但不为0
1.扩散现象和布朗运动都是分子热运动。(　 　)
2.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以估算出气体分子的直径。(　 　)
3.在布朗运动中，微粒越大，布朗运动越明显。(　 　)
4.已知铜的密度、摩尔质量以及阿伏加德罗常数，可以估算铜分子的直径。(　√　)
5.当分子力表现为引力时，分子间的引力随分子间距离的增大而增大。(　 　)
考向一　宏观与微观
微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
(1)一个分子的质量：m0=。
(2)一个分子的体积：V0=(注意：对气体，V0为分子所占空间的体积)。
(3)物体所含的分子数：N=nNA。
物体所含物质的量：n=或n=。
(4)物体的体积和质量的关系：Vmol=或V=。
(5)求解分子直径或棱长时的两种模型
①球模型：V0=πd3，得直径d=(常用于固体和液体)。
②立方体模型：V0=d3，得棱长d=(常用于求相邻气体分子间的平均距离)。
[例1]　(2025·金丽衢二模)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为p0，重力加速度为g。由以上数据可估算(　C　)
A.地球大气层空气分子总数为2π
B.地球大气层中空气分子总数为4π
C.空气分子之间的平均距离为
D.空气分子之间的平均距离为
【解析】 大气中的压强由大气的重力产生，即mg=p0S，而S=4πR2，地球大气层空气分子总数为N=NA，联立解得N=，A、B错误；大气体积为V=4πR2h，则气体分子之间的距离为d=，C正确，D错误。
考向二　气体的分子动理论
(1)气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。
(2)气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。
(3)气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。
(4)气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。
[例2]　气溶胶微粒是悬浮在大气中的肉眼不可见的微小颗粒。关于封闭环境中的气溶胶微粒，下列说法中正确的是(　D　)
A.气溶胶微粒越大，运动越明显
B.温度升高时，每个气溶胶微粒的运动都会变快
C.肉眼不可见的气溶胶微粒的运动实质上就是分子的运动
D.气溶胶微粒在空气中的无规则运动可以看作布朗运动
【解析】 气溶胶微粒的运动属于布朗运动，是气溶胶微粒在空气中受到空气分子撞击，受力不平衡而做无规则的运动，C错误，D正确；气溶胶微粒越大，则撞击它的空气分子数越多，其受力不平衡性越不明显，其运动越不明显，A错误；温度升高时，气溶胶微粒运动的平均速率变大，但不是每个微粒运动都变快，B错误。
[例3]　一定质量的理想气体，体积不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时(　C　)
A.分子的数密度较大
B.分子间平均距离较小
C.分子的平均动能较大
D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【解析】 根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子数密度相同、分子的平均距离相同，A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，平均动能较大，C正确；乙状态下气体分子的平均速度大，分子数密度与甲状态不一样，则单位时间内撞击容器壁次数较多，D错误。
考向三　分子动能、势能和物体内能
(1)分子间的作用力和分子势能
①分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快。分子间作用力为引力和斥力的合力，如图所示。
②分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。
Ⅰ.当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
Ⅱ.当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
Ⅲ.当r=r0时，分子势能最小。
(2)物体的内能
①内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
②决定因素：温度、体积和物质的量，与物体的位置高低、运动速度无关。
③改变物体内能的两种方式：做功和传热。
(3)温度
①一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
②两种温标：摄氏温标和热力学温标，其关系为T=t＋273.15 K。
[例4]　(2025·浙江五校联盟)如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时Ep=0。现将乙分子从r4处由静止释放，下列说法中，正确的是(　D　)
A.实线为Ep－r图线，虚线为F－r图线
B.当分子间距离r＞r2时，甲、乙两分子间只有引力，且引力随r增大而减小
C.乙分子从r4到r1的过程中，分子力先做负功，再做正功
D.乙分子从r4到r2的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1的过程，做加速度增大的减速运动
【解析】 由于分子间的距离等于平衡位置的距离时，分子势能最小，所以虚线为分子势能图线(Ep－r图线)，实线为分子间的作用力图线(F－r图线)，A错误；由于分子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，所以无论两个分子之间的距离多大，分子之间既存在斥力，又存在引力，且合力(分子间的引力和斥力)在r＞r2时，随r的增大先增大后减小，B错误；根据分子势能图线可知，乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先减小后增大，在r2时分子势能最小，所以分子力先做正功后做负功，C错误；乙分子从r4到r1所受的分子间的作用力表现为引力，r3处引力最大，r2处为平衡位置，r＜r2表现为斥力，所以从r4到r2的过程，做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1的过程，做加速度增大的减速运动，D正确。
[例5]　如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的分子势能分别为E1、0和－E0。取分子间距无穷远处分子势能为0，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法中正确的是(　A　)
甲　 　乙
A.分子A、B的最大动能均为
B.当分子间距为r0时，两分子之间的分子力最大
C.当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为
D.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
【解析】 当两分子之间距离为r0时，两分子之间的分子势能最小，分子动能最大，减少的分子势能为ΔEp=E1－(－E0)=E1＋E0，根据能量守恒定律可知，减少的分子势能转化为两分子的动能，故分子A、B的最大动能均为EkA=EkB=，A正确；当两分子之间距离为r0时，对应的分子势能最小，两分子之间的分子力为零，B错误；当分子间距无穷远时，减少的分子势能全部转化为两分子的动能，则E1=2×mv2，解得分子B的速度大小为v=，C错误；分子势能是标量，且正负可以表示大小，故两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大，D错误。
[例6]　比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气，下列说法中，正确的是(　B　)
A.热水分子的平均动能比水蒸气的大
B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C.热水分子的速率都比水蒸气的小
D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
【解析】 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，A错误；内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，B正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，45 ℃的热水中的分子平均速率比100 ℃的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，D错误。
考点二　固体和液体
1.固体
(1)分类：固体分为　晶体　和　非晶体　两类。晶体又分为　单晶体　和　多晶体　。
(2)晶体和非晶体的比较
分类 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 有规则的几何形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形
熔点 确定 　确定　 不确定
物理性质 各向异性 　各向同性　 各向同性
典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互　转化　
2.液体
(1)液体的表面张力
①作用效果：液体的表面张力使液面具有　收缩　的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，　球　形表面积最小。
②方向：表面张力跟液面　相切　，跟这部分液面的各条分界线　垂直　。
③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为　引力　。
(2)浸润和不浸润
①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体不浸润固体。
②毛细现象：浸润液体在细管中　上升　，不浸润液体在细管中　下降　。
3.液晶
(1)液晶的物理性质
①具有液体的　流动性　。
②具有晶体的　光学各向异性　。
(2)液晶的微观结构
从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的。
1.晶体的所有物理性质都是各向异性的。(　 　)
2.液晶是液体和晶体的混合物。(　 　)
3.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体。(　 　)
4.在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用。(　√　)
考向一　晶体和非晶体
[例7]　在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示。甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，下列说法中，正确的是(　C　)
甲　 乙　 丙　 丁
A.甲一定是单晶体
B.乙可能是金属薄片
C.丙在一定条件下有可能转化成乙
D.甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的
【解析】 由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性的，则熔化在非晶体和多晶体表面的石蜡应该是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化的关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，A、B错误；在一定条件下，有些物质可以在晶体和非晶体之间相互转化，C正确；甲是多晶体，微粒排列不规则，丙是单晶体，微粒排列规则，D错误。
考向二　液体
[例8]　喷雾型防水剂的原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰。下列说法中，正确的是(　C　)
A.水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B.玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.水滴表面分子比水滴的内部密集
【解析】 液体表面张力作用使得水滴呈球形，另外有重力作用，从而使得水滴呈椭球形，A错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，使水滴沿该层有收缩的趋势，所以玻璃和水不浸润，B错误，C正确；水滴表面分子比水滴的内部稀疏，使水滴表面层分子作用力表现为引力，这就是表面张力，D错误。

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