新人教版高中物理选修33内能.docx

1、新人教版高中物理选修33 内 能一、分子动能1定义：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能。2分子的平均动能：所有分子的动能的平均值。3温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志。注意1分子动能与物体宏观运动的速度大小无关。2单个分子的动能没有意义，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。,判一判1物体做加速运动时，分子动能越来越大()2物体温度升高，每个分子的动能都增加()3物体温度升高，分子的平均动能增加()二、分子势能1定义：由分子力和分子间的相互位置决定的能。2决定因素：(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。说明1当分子之间

2、作用力为引力时，分子距离增大，分子力做负功，分子势能增大。2当分子之间作用力为斥力时，分子距离增大，分子力做正功，分子势能减小。 选一选一块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以上说法均不正确解析：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错误；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，且每个分子的速率是不同的，有的快也

3、有的慢，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故B错误；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错误。故选D。三、内能1定义：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：物体的内能由温度、体积、物质的量共同决定。说明1分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它与物体的温度和分子数目有关。2单一因素的变化不能确定物体内能的变化。判一判1物体的温度越高，内能越大()2机械能越大的物体内能越大()3当物体的温度保持不变时，体积变化内能一定发生变化()1.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同，同一个分子，

4、在不同时刻的动能也是不同的，所以研究单个分子的动能没有意义。2分子的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动动能的平均值，即分子的平均动能。(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义。在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。(3)物体温度升高，分子热运动加剧，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都变大。典型例题例1.有甲、乙两种不同气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则()A甲气体的温度一定高于乙气体的温度B甲气体的温度一定低于乙气体的温

5、度C甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D甲气体的每个分子运动都比乙气体的分子运动得快解析气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关。本题涉及两种不同气体(分子质量不同)，它们的分子质量无法比较，因而无法比较两种气体温度的高低，A、B错误，C正确；速率的平均值大，并不一定每个分子运动得都快，D错误。答案C点评温度与分子的平均动能关系的解题技巧1温度是分子平均动能的标志，不同的物质，只要温度相同，分子的平均动能就相同。2温度升高，分子的平均动能增大，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。3温度只与分子热运动有关，与物

6、体的宏观机械运动无关。即时巩固1多选下列关于分子动能的说法正确的是()A物体的温度升高，每个分子的动能都增加B物体的温度升高，分子的总动能增加C如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为mv2D分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比解析：选BD温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A错误，B正确；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，C错误，D正确。1.分子势能的变化与分子力做功的关系(1)分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加。(2)数量关系：WEpEp1Ep2。2分子

7、势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关，距离发生变化时，分子力做功，分子势能发生变化。分子势能随分子间距离的变化情况如图所示(取无穷远处Ep为0)。(1)当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(2)当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的减小而增大。(3)当rr0时，分子势能最小。注意：“分子势能最小”和“分子势能为零”是两个不同的概念，“最小”不一定是“等于零”；反之，“等于零”也不一定是“最小”。由于分子势能具有相对性，也可以取“分子势能最小”的位置作为“分子势能为零”的位置。图甲为取无穷远处Ep0时的Epr图象；图乙为取rr0处Ep0时的Epr图

8、象。典型例题例2.由于两个分子间的距离变化而使得分子势能变小，可确定在这一过程中()A两分子间的相互作用力一定表现为引力B一定克服分子间的相互作用力做功C两分子间距离一定增大D两分子间的相互作用力可能增大解析由分子力做功与分子势能变化关系可知，分子力做正功时，分子势能减小，有两种可能性：一是rr0，分子力表现为引力，且分子间距离减小。综上分析可知，A、B、C错误，D正确。答案D点评分子势能问题的求解技巧1熟记分子力与分子间距离的变化关系图。2熟记分子势能与分子间距离的变化关系图。3明确rr0时，分子力为零；而rr0时分子势能最小，但分子势能不一定为零。4分子势能的变化与分子力做功有关，分子力做

9、正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加，且分子力做功的数值等于分子势能变化量的大小。即时巩固2在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能Ep的说法中，正确的是()AF不断减小，Ep不断减小BF先增大后减小，Ep不断增大CF不断增大，Ep先减小后增大DF、Ep都是先减小后增大解析：选B分子间距rr0时，分子力F0；随r的增大，分子力表现为引力，F0；当r10r0时，F0，所以F先增大后减小。在分子间的距离由r0至10r0的过程中，始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大，故B正确，A、C、D错误。1.对物体内能的理解(1)内能的特点内能

10、是物体具有的，不是某个分子具有的，讨论某个分子的内能毫无意义。任何物体的分子都在做无规则的热运动，分子间都有相互作用，所以任何物体都有内能，或者说任何物体的内能都不为零。物体内能与物体的机械运动状态、位置等因素无关，但受物态变化的影响。(2)影响物体内能的因素微观决定因素：分子的势能、分子的平均动能、分子的个数。宏观决定因素：物体的体积、温度、物质的量。注意不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关。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、重力势能或弹性势能能量存在的原

11、因物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动和物体发生弹性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)、弹性形变是否为零永远不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型例题例3.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解析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，单个分子的内能没有意义，故选

12、项A错误；内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误；一定质量的0 的水结成0 的冰，放出热量，使得内能减小，故选项C正确。答案C点评内能问题的解答技巧1物体的内能与温度、体积有关，但由温度、体积无法确定物体的内能是多大，只能判定内能是增大还是减小。2温度是分子平均动能的标志，故温度相同，分子平均动能一定相同。3分子势能的大小与体积有关，温度相同、体积相等的物体，内能也不一定相等。即时巩固3下列说法正确的是()A分子的动能与分子的势能之和叫做这个分子的内能B物体的分子势能由物体的温度和体积决定C物体的速度增大时，物体的

13、内能增大D物体的动能减小时，物体的温度可能增加解析：选D内能是对物体内所有分子而言的，单个分子内能无意义，A错误；物体的分子势能由分子间的距离决定，宏观上反映由物体的体积决定，B错误；物体的宏观速度、动能与物体的内能没有关系，C错误，D正确。1一定质量的气体， 在温度不变的条件下，体积增大，则()A气体分子的平均动能增大B气体分子的平均动能减小C气体分子的平均动能不变D条件不够，无法判定气体分子平均动能的变化解析：选C温度是气体分子平均动能的标志，无论气体如何变化，只要温度不变，则气体分子的平均动能不变。2有关“温度”的理解，下列说法中正确的是()A温度反映了每个分子热运动的剧烈程度B温度是分

14、子平均动能的标志C一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高D温度升高时物体的每个分子的动能都将增大解析：选B温度是分子平均动能大小的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映，A、D错误，B正确；温度不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，如冰融化为同温度的水，C错误。3玻璃杯中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则玻璃杯内()A冰分子的平均动能大于水分子的平均动能B水分子的平均动能等于冰分子的平均动能C一个水分子的动能一定大于一个冰分子的动能D一个水分子的动能一定等于一个冰分子的动能解析：选B冰水混合物温度为0 ，冰、水温度相同，二者分子平

15、均动能相同，故选项A错误，B正确；相同温度的冰和水内个别分子的动能是随时变化的，比较个别分子的动能没有意义，故选项C、D错误。4下列说法中正确的是()A物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C物体温度降低，其内能一定增大D物体温度不变，其内能一定不变解析：选B温度是分子热运动的平均动能的标志，物体温度降低，其分子热运动的平均动能减小，反之，温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故A错误，B正确；物体的内能与物体的体积、温度、物质的量等因素都有关，所以温度降低，其内能不一定增大，温度不变，其内能不一定不变，故C、D错误。5多选关于内能和机械能的下列说法

16、中正确的是()A内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的B物体的内能和机械能均不为零C一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零D物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变解析：选CD机械能是指宏观物体动能、重力势能、弹性势能之和，内能是指分子动能、分子势能之和，有本质的区别，A错误；物体的分子运动永不停息，内能不能为零，但物体机械能可以为零，B错误，C正确；机械能、内能在一定条件下可相互转化，但没有转化时，一个可以变化，另一个可以不变，D正确。6甲、乙两名同学对0 的水和0 的冰进行了如下争论：甲说：“冰和水的温度相同，所以分子平均动能相等。质量相同时，冰的体积大，因

17、此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。”乙说：“0 的水变成0 的冰需要向外界放出热量，在质量相同的情况下，水的内能大于冰的内能。”请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的。解析：乙同学说法正确。甲同学认为冰的体积大，分子势能大，这是错误的：冰的体积大的主要原因是宏观的冰晶粒间空隙大，分子势能大小与体积有关，但二者不成正比；同质量的水和冰，温度都是0 ， 分子的平均动能相等，总动能也相等，0 的水变成0 的冰要向外界放出热量，所以水的分子势能大于冰的分子势能。答案：见解析基础练一、选择题1以下说法正确的是()A物体的内能不可能为零B温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C温度越高，物

18、体的内能越大D0 的冰的内能比等质量的0 的水的内能大解析：选A内能是所有分子的热运动动能和分子势能的总和，而分子动能又是由分子无规则运动引起的，所以分子动能不可能为零，故物体的内能也不可能为零，A正确；物体的内能与物体的温度、体积和质量(物质的量)有关，B、C错误；因为0 的冰熔化为0 的水要吸收热量，所以冰熔化为水，内能增加，0 的水的内能比等质量的0 的冰的内能大，D错误。2分子间距增大时，分子势能将()A增大B减小C不变 D不能确定解析：选D当rr0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大；当rr0时，分子间的作用力为斥力，将分子间距离增大时，分子力做正

19、功，分子势能减小。D正确。3多选1 g 100 的水与1 g 100 的水蒸气相比较，下列说法中正确的是()A分子的平均动能与分子的总动能都相同B分子的平均动能相同，分子的总动能不同C内能相同D1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能解析：选AD温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确，B错误；100 的水变成100 的水蒸气的过程中，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以1 g 100 的水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能，C错误，D正确。4关于物体的温度与分

20、子动能的关系，下列说法正确的是()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物体温度降低时，每个分子的动能都减小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，则物体的温度越高解析：选C温度是分子平均动能的标志，温度是0 ，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子不停地做无规则运动，A错误；温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子的动能都减小，B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C正确；物体的运动速度增大，宏观机械能(动能)增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D

21、错误。5甲、乙两个分子相距较远，它们之间的分子力为零，在它们逐渐接近到不能再接近的过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是()A分子力先增大后减小；分子势能一直减小B分子力先增大后减小；分子势能先减小后增大C分子力先增大再减小后又增大；分子势能先减小再增大，后又减小D分子力先增大再减小后又增大；分子势能先减小后增大解析：选D分子间的距离较远时，分子力为零。当分子间的距离减小时，分子间的分子力表现为引力，当r减小到rr0时，分子力又为零，这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程；当rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B在rr0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现

22、为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近r0时，分子力做正功，分子动能增加，势能减小，A正确；在rmNmH，所以有vHvNvO，又因三种气体的质量相同，氢气的分子总数最多，由气体内能E内Nk可知，氢气内能最大。答案：氢气氢气提能练一、选择题1关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是()A温度低的物体内能一定小B温度低的物体分子运动的平均动能一定小C外界对物体做功时，物体的内能一定增加D做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大解析：选B温度低的物体分子平均动能小，内能不一定小，选项A错误，B正确；外界对物体做功时，若物体向外界散热，物体的内能不一定

23、增加，选项C错误；做加速运动的物体，由于速度增大，动能增大，但温度不一定升高，物体分子的平均动能不一定增大，选项D错误。2质量相等的氢气和氯气，温度相同，若不考虑分子间的势能，则()A氯气的内能较大B氢气的内能较大C两者的内能相同D氢气分子的平均动能比较大解析：选B温度是分子平均动能的标志，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等，故D错误；在不考虑分子间势能的情况下，物体的内能就等于物体内所有分子的总动能，因此物体的内能就等于分子数与分子平均动能的乘积，在质量相等的情况下，氢气的分子数大于氯气的分子数，又因为两者的平均动能相等，所以氢气的内能较大，故B正确，A、C错误。3多选如图所示，甲分子

24、固定于坐标原点O，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图象可知()A虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零B虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小C实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小D乙分子从A到C的运动过程中一直做加速运动解析：选AB分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化得快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力

25、变化图线，交点E说明分子间的引力、斥力大小相等，分子力为零，选项A、B正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，为负值，选项C错误；乙分子从A到C的运动过程中，分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，选项D错误。4给容积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 的热水和0 的冷水，关于温度，下列说法中正确的是()A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CA瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大D由于A、B两瓶水体积相等

26、，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等解析：选A布朗运动不是水分子的无规则运动而是液体中悬浮小颗粒的无规则运动，所以B错误；由于A、B两瓶中水的密度不同(热水的密度较小)，所以A、B两瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离不相等，内能也不相同，所以A正确，C、D错误。5下列关于物体内能的说法正确的是()A同一个物体，运动时比静止时的内能大B1 kg 0 的水的内能比1 kg 0 的冰的内能大C静止的物体的分子平均动能为零D物体被举得越高，其分子势能越大解析：选B物体的内能与其宏观运动状态无关，A错误；1 kg 0 的水变成1 kg 0 的冰要放出热量，故1 kg 0 的水的内

27、能大，B正确；静止的物体的动能为零，但分子在永不停息地运动，其分子平均动能不为零，同理被举高的物体，势能增加，但其体积不变，分子势能不变，故C、D错误。6. 多选如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为E0，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()A乙分子在P点(xx2)时，加速度最大B乙分子在P点(xx2)时，其动能为E0C乙分子在Q点(xx1)时，处于平衡状态D乙分子的运动范围为xx1解析：选BD分子势能最小时，分子处于平衡位置，所以P点是分子的平衡位置。乙分子在P点的加速度为零，分

28、子动能为E0，故选项A、C错误，B正确；由于两分子所具有的总能量为零，而Q点的分子势能为零，故分子动能也为零，分子间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，所以乙分子的运动范围为xx1，故选项D正确。二、非选择题7在一列火车上放一杯水，火车静止和匀速运动时，水的内能是否变化？试简要说明理由。解析：物体的内能是所有分子的动能和势能的总和。温度是分子热运动平均动能的标志，物体的宏观运动与分子的微观运动无关，火车静止和运动都不会影响分子的热运动动能；分子势能由分子间相互位置决定，火车的宏观运动不会影响分子相互位置的关系，即不影响分子势能。由此可见，火车静止和匀速运动时，水的内能不发生变化。答案：见解析