学年高中物理第1章分子动理论第3节温度与内能教学案鲁科版选修33Word格式文档下载.docx
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1．温度的物理含义
（1）宏观上：
温度表示物体的冷热程度。
（2）微观上：
标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志。
（3）温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即大量的分子有意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不科学的。
（4）温度与物体的宏观运动状态无关。
2．单个分子的动能
由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也不相同。
所以研究单个分子的动能没有意义。
3．分子的平均动能
只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同。
与物质种类、质量、压强、体积无关。
[特别提醒] 在温度相同时，一切物体分子的平均动能相同，平均速率一般不相同。
因为
k＝
m
2，而不同物质的分子质量一般不同。
例如，氧气和氢气在温度相同时，
kO＝
kH，即
mO
2＝
mH
2，因为mO>
mH，所以
O<
H。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）
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，所有分子的动能都增大
C．同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大
D．物体的运动速度越大，则物体的分子动能也越大
解析：
选C 某种物体的温度是0℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；
物体的运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，则物体的温度不一定高，所以选C。
分子势能
1．定义
分子具有的由分子间的相对位置决定的势能。
2．分子势能的决定因素
与物体的体积有关。
与分子间的距离有关。
①若r>
r0，当r增大时，分子势能增加。
②若r<
r0，当r减小时，分子势能增加。
③若r＝r0，分子势能最小。
1．影响分子势能大小的因素
如图1 3 1所示，随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关。
图1 3 1
分子间距离
r＝r0
r>
r0
r<
分子力
等于零
表现为引力
表现为斥力
分子力做功
分子间距增大时，分子力做负功
分子间距减小时，分子力做负功
最小
随分子间距的增大而增大
随分子间距的减小而增大
[特别提醒]
（1）分子力做功是分子势能变化的量度。
（2）物体体积改变，分子势能必定发生改变。
大多数物质是体积越大，分子势能越大；
也有少数反常物质（如冰、铸铁）体积越大，分子势能反而越小。
（3）当r＝r0时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小值和分子势能为零不是一回事。
关于分子势能，下列说法中正确的是（ ）
A．分子势能只由分子引力决定
B．分子势能跟物体的体积有关
C．物体体积增大时，分子势能一定增加
D．物体体积减小时，分子势能一定减小
选B 物体体积发生变化时，分子势能将发生变化，但没有确定关系。
当分子间距离r<
r0时，分子力表现为斥力，分子势能随r的增大而减小；
当分子间距离r>
r0时，分子力表现为引力，分子势能随r的增大而增大；
r＝r0时，分子势能最小。
物体的内能
物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。
2．普遍性
物体中的分子永不停息地做无规则运动、分子间有相互作用力，所以任何物体都具有内能。
3．相关因素
（1）物体含有的分子数目与物体的质量有关。
（2）分子热运动的平均动能与温度有关。
（3）分子势能与体积有关。
4．改变内能的方式
改变内能的方式有做功和热传递。
（1）做功改变内能时，可以使其他形式的能与内能发生转化，内能的变化量可用做功的多少来量度。
（2）通过热传递改变物体内能时，内能的变化量由热量来量度，热量和内能变化的过程相联系，热量是过程量。
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）物体内能的决定因素：
①从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。
②从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。
2．改变内能的两种方式及其区别
做功
热传递
特征
有力参与做功
存在温度差
本质
内能与其他形式的能转化
内能的转移
量度
功
热量
举例
摩擦、压缩等
不同温度的物体接触
3．内能与机械能的区别和联系
项目
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、重力势能和弹性势能
能量存
在原因
由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定
由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有
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程度
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
关于物体的内能，以下说法正确的是（ ）
A．不同物体温度相等，内能也相等
B．所有分子的势能增大，内能也增大
C．做功和热传递都能改变物体的内能，但二者本质不同
D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等
选C 物体的内能包括所有分子动能和分子势能之和，A、B均错；
通过做功改变内能，是其他形式的能与内能的转化，而通过热传递改变内能，则是内能在物体间的转移，二者有本质的不同，C项正确；
两物体质量相同，但种类不一定相同，分子总数就不一定相等，即使温度、体积相等，内能也不一定相等，D项错。
对分子势能的考查
[典题例析]
1．（多选）（海南高考）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图1 3 2中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。
若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）
图1 3 2
A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大
D．在r＝r0时，分子势能为零
E．分子动能和势能之和在整个过程中不变
[思路点拨]
（1）分子间作用力何时表现为引力，何时表现为斥力？
提示：
r0时，引力；
r0时，斥力。
（2）分子力做正功时，分子势能如何变化？
分子动能如何变化？
分子势能减少，分子动能增加。
在r＞r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确；
在r＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误；
在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，故选项C正确；
在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，故选项D错误；
在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E正确。
答案：
ACE
[探规寻律]
分子势能图像问题的解题技巧
（1）明确分子势能、分子力与分子间距离图像中拐点意义的不同，分子势能图像的最低点（最小值）对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点（引力最大值）对应的距离大于r0。
（2）分子势能图像与r轴交点表示的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0，其次要把图像上的信息转化为分子间距离再求解其他问题。
[跟踪演练]
下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（ ）
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
选C 分子间作用力表现为引力时，随分子间距离增大，要克服分子引力做功，分子势能增大，但分子间作用力可能先增大后减小，也可能一直减小；
分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离减小，分子间作用力增大，克服斥力做功，分子势能增大，C正确。
对物体内能的考查
2．下列关于内能的说法中，正确的是（ ）
A．不同的物体，若温度相等，则内能也相等
B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C．对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能
D．冰融化成水，温度不变，则内能也不变
（1）物体内能的决定因素是什么？
质量、温度和体积。
（2）内能与机械能有什么关系？
没有必然的联系。
（3）改变物体内能的方式有哪些？
做功和热传递。
不同的物体，温度相同，只是分子的平均动能相同，但物质的量和分子势能两个因素不确定，故内能不一定相等，A错；
物体的速度是宏观量，物体的速度增大，分子热运动的动能不一定增大，内能不一定增大，B错；
改变物体内能的方式有两种即做功和热传递，对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能，C对；
冰融化成水，温度不变，分子的平均动能不变，体积变小，分子间距变小，分子势能增加，故内能增加，D错。
C
影响物体内能的因素有温度、体积和物体的质量（或所包含分子的个数），且内能与机械能无关。
（四川高考）物体由大量分子组成，下列说法正确的是（ ）
A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大
B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
C．物体的内能跟物体的温度和体积有关
D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
选C 分子运动的剧烈程度是针对大量分子的统计规律而言，并不能说明每一个分子的运动情况，故A选项错误；
根据分子间的引力大小与分子间的距离之间的关系（分子间的引力大小随分子间的距离的减小而增大）可知，B选项错误；
从宏观角度看，物体的内能与物体的温度和体积有关，故C选项正确；
改变物体内能的方式有两种：
做功和热传递，故D选项错误。
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