高中物理竞赛分子动理论

1. 理想气体的压强，温度的微观解释2. 理想气体的内能3. 热力学第一定律知识点拨一．理想气体的微观模型先来作个估算：在标准状态下，1mol 气体体积1330104.22--⨯=moI m V ，分子数1231002.6-⨯=moI N A ，若分子直径m d 10100.2-⨯=，则分子间的平均间距m N V L A 93/101034.3)/(-⨯==，相邻分子间的平均间距与分子直径相比17/≈d L 。

由此可知：气体分子间的距离比较大，在处理某些问题时，可以把气体分子视为没有大小的质点；同时可以认为气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞之外，分子力也忽略不计，分子在空间自由移动，也没有分子势能。

因此理想气体是指分子间没有相互作用和分子可以看作质点的气体。

这一微观模型与气体愈稀薄愈接近于理想气体的宏观概念是一致的。

1．理想气体的压强宏观上测量的气体施给容器壁的压强，是大量气体分子对器壁不断碰撞的结果。

在通常情况下，气体每秒碰撞21cm 的器壁的分子数可达2310。

在数值上，气体的压强等于单位时间内大量分子施给单位面积器壁的平均冲量。

可以用动量定理推导，其表达式为K n P ε32=设气体分子都以平均速率运动，因沿上下、左右、前后各向运动的机会均等，所以各占总数的．若分子的数密度（即单位体积内气体的分子数）为，则单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数应为．每个分子每次与器壁碰撞时将施于器壁的冲量，所以压强，假设每个分子的速率相同．每个分子的平均平动动v 16n 1(1)6n v ×2mv 211(1)263p n v mv nmv ==××知识体系介绍第二讲 理想气体的内能能，所以．，式中n 是单位体积内分子个数，221υεm K=是分子的平均平动动能，n 和K ε增大，意味着单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，分子碰撞器壁一次给予器壁的平均冲量增大，因而气体的压强增加。

全国中学生物理竞赛内容提要2011年重新修订后的。

全国中学生物理竞赛内容提要关于修订全国中学生物理竞赛内容提要的通知全国中学生物理竞赛委员会委员：关于修订全国中学生物理竞赛内容提要，近三年来已经开过多次研讨会议。

现将研讨会议后形成的待审稿发给各位委员，请审查和修改。

将于 2011 年在西安举行的第 28 届全国中学生物理竞赛决赛期间召开的全国中学生物理竞赛委员会全体会议上进行审定。

若经全会审定后通过，将于 2013 年开始实行。

全国中学生物理竞赛委员会常务委员会 2011 年 9 月全国中学生物理竞赛内容提要 (2011 年 11 月修订，2013 年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第 9 次全体会议(1990 年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。

它包括理论基础、实验、其他方面等部分。

1991 年 2 月 20 日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。

1991 年 9 月 11 日在南宁经全国中学生物理竞赛委员会第 10 次全体会议通过，开始实施。

经 2000 年全国中学生物理竞赛委员会第 19 次全体会议原则同意，《全国中学生物理对竞赛内容提要》做适当的调整和补充。

考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《内容提要》中新补充的内容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容，预赛试题仍沿用原规定的《内容提要》，不增加修改补充后的内容。

2005 年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。

依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题范围。

2011 年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，经全国中学生物理竞赛委员会第 30 次全体会议通过，2013 年开始实行。

Planck 辐射定律：
式中： d是黑体内频率在到 d之间的辐 射能量密度，C 是真空 中光速，k 是波尔兹 曼常数,T 是黑体的绝对温度。该式称为 Planck 辐射定律
Planck 常数：h 是普朗克常数，数值为 h=6.62559(16)×10-34 焦耳·秒
de Broglie 波：描写自由粒子的平面波Ψ
上，提出了他的原子的量子论。
波尔假定：电子在原子中不可能沿着经典理论所允许的每一个轨道运动，而只能沿着
其中一组特殊的轨道运动。波尔假设沿这一组特殊轨道运动的电子处于稳定状态（简称定态）。 当电子保持在这种状态时，他们不吸收也不发出辐射。只有当电子由一个定态跃迁到另一个 定态时，才能产生辐射的吸收或发射现象。电子由能量为 Em 的定态跃迁到能量为 En 的定 态时所吸收或发射的辐射频率ν，满足下列关系： 为了确定电子运动的可能轨道，波尔提出量子化条件：在量子理论中，角动量必须是 h 的整 数倍。
平方可积：由于粒子在空间总要出现（不讨论粒子产生和湮灭情况），所以在全空间
找到粒子的几率应为一，即：C∫∞|Ψ (r,t)|2 dτ= 1，从而得常数 C 之值为：C = 1/∫∞| Ψ(r,t)|2dτ
粒子产生和湮灭： 归一化：由于粒子在全空间出现的几率等于 1，所以粒子在空间各点出现的几率只取决
Compton 散射：X--射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。
电子的 Compton 波长：
Planck 假定：1900 年，普朗克提出黑体以 为能量单位不连续地发射和吸收频率为
的辐射,而不是像经典物理所要求的那样可以连续地发射和吸收辐射能量。 能量单位称为能量子，h 是普朗克常数，数值为 h=6.62559(16)×10-34 焦耳·秒

高中物理知识点总结：热学和热力学第一定律高中物理知识点总结：热学和热力学第一定律知识要点物质是由大量分子组成的；分子都在永不停息的做无规则热运动；分子间存在着相互作用力。

（1）分子动能：做热运动的分子具有动能，在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能。

（2）分子势能：分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。

分子势能随着物体的体积的变化而变化。

*理想气体无分子势能，所以一定质量的理想气体，内能只跟温度有关，物体的内能和机械能有着本质的区别，物体的内能指物体内分子热运动的能量，而机械能是物体做机械运动所具有的能量。

（1）做功和热传递都能改变物体的内能。

对外界做了多少功，物体的内能就减少多少，外界对物体做了多少功，物体的内能就增加多少。

（2）热力学第一定律即即内能增加，内能减少外界对物体做功，物体对外界做功物体吸热，*功不是能量的一种形式，而是能量转化多少的量度，功和能不能相互转化，热量也不是能量的一种形式，而是内能转化多少的量度。

（1）描述气体状态的物理量（状态参量）②体积：气体分子所占据的空间，也就是气体所充满的容器的容积。

*数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量b.决定因素：一定气体的压强的大小，微观上决定于分子运动速度和分子密度。

宏观上决定于气体的温度T，体积V。

因密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，所以气体压强由气体分子碰撞器壁产生，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的。

5.气体分子动理论（2）决定气体压强的两个因素：分子的平均速率（温度）和单位体积内分子个数。

温度越高，单位体积内的分子个数越多，气体的压强就越大。

实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法来估测分子的大小四.规律和技巧2.对能量守恒定律的理解：能量守恒定律是自然界中的最基本规律，任何自然现象都遵守能量守恒定律是没有条件的。