学年高中物理第七章分子动理论第5节内能教学案新人教版选修33Word格式.docx

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（1）宏观上：

分子势能的大小与物体的体积有关。

（2）微观上：

分子势能与分子之间的距离有关。

3．分子势能与分子间距离的关系

（1）当r>

r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增大。

（2）当r<

r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增大。

（3）当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小。

三、内能

物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。

物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。

1．自主思考——判一判

（1）温度高则物体的每个分子的动能都大。

（×

）

（2）20℃的水和20℃的铜的分子平均动能相同。

（√）

（3）物体的体积增大，分子势能增大，体积减小，分子势能减小。

（4）物体运动的速度越快，内能越大。

（5）某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零。

（6）分子力做正功，分子势能减小。

2．合作探究——议一议

（1）在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子的动能的平均值？

提示：

物体内分子是大量的，各个分子的速度大小不同，因此，每个分子的动能大小不同，并且还在不断地改变。

由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能。

（2）物体做加速运动时，其内能是否一定增大？

不一定。

物体的内能是指物体内所有分子的热运动动能和分子势能之和。

物体做加速运动对应物体的动能增大，但物体的内能有可能增大、不变或减小。

（3）为什么说任何物体在任何情况下都有内能？

内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，由于组成物体的分子永不停息地做无规则运动，所以任何物体的分子都具有动能；

分子间有相互作用的引力和斥力，因此分子间还有分子势能，所以说任何物体在任何情况下都有内能。

对温度及分子动能的理解

1．单个分子的动能

（1）分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子的动能时刻发生变化。

（2）热现象是大量分子无规则运动的统计结果，研究单个分子的动能没有实际意义。

（1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。

温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。

（2）由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。

1．当物体的温度升高时，下列说法中正确的是（　　）

A．每个分子的温度都升高

B．每个分子的热运动都加剧

C．每个分子的动能都增大

D．物体分子的平均动能增大

解析：

选D　温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增加；

温度降低，分子平均动能减少；

但并不是每个分子的动能都变化，温度是大量分子的统计结果，对少数几个分子谈温度是没有意义的，故D对。

2．一块100℃的铁与一块100℃的铝相比，以下说法中正确的是（　　）

A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等

B．铁的每个分子动能与铝的每个分子动能相等

C．铁分子的平均速率与铝分子的平均速率相等

D．以上说法均不正确

选D　两物体温度相等，说明它们分子的平均动能相等，因为温度是分子运动平均动能的标志；

由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样时，分子总动能才相等，故A错；

分子平均动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，且每个分子的速率都是不同的，有的快也有的慢，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故B错；

虽然分子的平均动能相等，但铁分子、铝分子质量不同，因此分子平均速率不等，所以C错。

故选D。

3．关于分子动能，正确的说法是（　　）

A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零

B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大

C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多

D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高

选C　温度是分子平均动能的标志，分子在永不停息地做无规则运动，物体中分子的平均动能不可能为零，A错误。

物体温度降低时，分子平均动能减小，但对于单个分子，其动能可能减小，也可能增大，故B错误；

物体温度升高时，分子的平均动能增大，即速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，C正确；

物体运动速度的变化改变的是机械能，与分子的热运动无关，D错误。

对分子势能的理解

用图像法分析分子势能的变化

图751

分子势能与距离的关系可用下面框图来表示，用此框图来帮助解题，抓住距离为r0时，分子势能最小的特点，解题非常简捷。

[典例]　（2016·

济南三模）如图752所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲。

图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处。

则下列说法正确的是（　　）

图752

A．乙分子在a点势能最小

B．乙分子在b点动能最大

C．乙分子在c点动能最大

D．乙分子在d点加速度为零

[解析]　乙分子由a运动到c，分子力表现为引力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在c处分子势能最小，在c处动能最大，故A、B错误，C正确；

由题图可知，乙在d点时受到的分子力最大，所以乙分子在d处的加速度最大，故D错误。

[答案]　C

（1）分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大。

（2）判断分子势能的变化有两种方法

①看分子力的做功情况。

②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。

1．当分子间距离从平衡位置（r＝r0）处增大或减小时，分子势能的变化情况是（　　）

A．分子间的距离增大，势能增大，分子间距离减小，势能减小

B．分子间距离增大，势能先增大后减小

C．分子间距离增大，势能先减小后增大

D．不论是距离增大还是减小，势能均增大

选D　分子势能的变化决定于分子力做功情况，若分子力做负功，则分子势能增大。

分子间距离大于r0，分子力表现为引力，分子间距离从r0处增大，故分子力做负功，分子势能增大；

分子间距离小于r0，分子力表示为斥力，分子间距离从r0减小，故分子力做负功，分子势能增大。

故D项正确。

2．（多选）如图753所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。

F＞0为斥力，F＜0为引力。

a、b、c、d为x轴上的四个特定的位置。

现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）

图753

A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动

B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大

C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小

D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大

选BC　乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错B对。

乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确。

而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错。

所以B、C正确。

3．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是（　　）

选B　当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错；

当分子间的距离大于或小于r0时，分子力做负功，分子势能增加，r＝r0时分子势能最小，B对，C错。

对内能的理解

1．对内能的理解

（1）内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。

（2）某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的；

微观上由分子数、分子平均动能和分子间的距离决定。

（3）物体的内能跟物体的机械运动状态无关。

2．内能与机械能的区别和联系

内能

机械能

对应的运动形式

微观分子热运动

宏观物体机械运动

能量常见形式

分子动能、分子势能

物体动能、重力或弹性势能

能量存在原因

由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定

由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定

影响因素

物质的量、物体的温度和体积及物态

物体的机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的高度或弹性形变

是否为零

永远不能等于零

一定条件下可以等于零

联系

在一定条件下可以相互转化

[典例]　（多选）关于内能和机械能的下列说法，正确的是（　　）

A．机械能增大的物体，其内能一定增大

B．物体的机械能损失时，内能却可能增加

C．物体的内能损失时，机械能必然会减小

D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零

[思路点拨]　

（1）物体的动能与质量和速度有关，分子平均动能与温度有关，两者没有必然联系。

（2）物体的机械能可以全部转化为内能，但分子平均动能不可能变为零，故内能不可能全部转化为机械能。

[解析]　内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的。

物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；

物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；

物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；

物体内分子永不停息地运动，内能不可能为零，故D正确。

[答案]　BD

内能与热量的区别

（1）内能：

物体内所有分子的动能和势能的总和，内能是由大量分子的热运动和分子之间相对位置所决定的能量。

（2）热量：

是指热传递过程中内能的改变量。

热量用来量度热传递过程中内能转移的数量。

一个物体的内能是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定在热传递过程中内能变化的一个物理量。

1．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的（　　）

A．温度和体积　　　　　B．体积和压强

C．温度和压强D．压强和温度

选A　由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；

分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积。

因此A正确。

2．关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　）

A．水分子的内能比冰分子的内能大

B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大

C．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少

D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能

选C　因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误。