75内能 优秀教案优秀教学设计高中物理选修33 3.docx

1、75 内能 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修33 35 内能教学教法分析课标要求认识温度是分子平均动能的标志理解内能的概念课标解读1知道温度是分子平均动能的标志，知道分子势能与体积有关2理解内能的概念及决定内能的因素3明确分子势能与分子间距离的关系教学地位本节主要学习分子的动能、分子势能和内能的概念要求学生知道温度是分子平均动能的标志，物体的内能是一种不同于机械能形式的能，学习本节知识可以为以后学习的热力学第一定律打下基础.教学方案设计新课导入建议飞机从地面起飞，随后在高空做高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内

2、能也增大了”这种说法对吗？为什么？教学流程设计课标解读重点难点1.知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志2.知道什么是分子势能；知道改变分子间的距离必须涉及分子力做功，因而分子势能发生变化；知道分子势能跟物体体积有关3.知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关.1.分子的平均动能与温度的关系(重点) 2.分子势能的概念(重点)3.内能的概念及物体的内能与哪些因素有关(重点)4.分子势能与分子力做功、分子间距离的关系(难点)课前自主导学知识1 分子动能1.基本知识(1)分子动能做热运动的分子跟运动的物体一样也具有动能，这就是分子动能(2)分子的平均动能热现象研究

3、的是大量分子运动的宏观表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，叫做分子平均动能(3)温度的微观解释温度是物体分子热运动平均动能的标志2思考判断(1)某种物体的温度是0 ，说明物体中分子的平均动能为零()(2)物体的温度升高时，所有分子的动能都增大()(3)温度是分子热运动剧烈程度的标志()3探究交流运动的铁球速度越来越快，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？【提示】不对铁球的速度变大，是指其机械运动的速度，即其机械运动的动能变大，而分子平均动能是指分子热运动的动能，与温度有关.知识2 分子势能1.基本知识(1)分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作

4、用的势能，这就是分子势能(2)影响分子势能大小的因素微观上，分子势能的大小由分子间距离决定；宏观上，分子势能的大小跟物体的体积有关2思考判断(1)分子间距离增大时，分子势能一定增大()(2)分子力做正功时，分子势能一定增大()(3)当分子间距离为rr0时，分子力为斥力，这时减小分子间的距离，分子势能增大()3探究交流分子势能与以前学过的哪种能量具有相似的特点？【提示】分子势能同重力势能、电势能相似，是由于分子间或物体间、电荷间存在相互作用，又由其相对位置决定的能量.知识3 物体的内能1.基本知识(1)定义物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能(2)决定因素分子总个数由物体物质

5、的量决定分子热运动的平均动能由温度决定分子势能宏观上与物体的体积有关物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定2思考判断(1)火车运动的越快，火车的内能越大()(2)物体的内能只由物体的温度决定()(3)物体的温度和体积变化时，内能一般要发生改变()3探究交流0 的冰熔化为0 的水时，内能是否发生变化？【提示】0 的冰熔化为0 的水，温度不变，分子的平均动能不变，但由于冰的体积减小，变成水后分子势能发生变化，故内能发生变化.课堂互动探究探究1 对分子动能的理解【问题导思】1物体中每个分子无规则运动的动能是否相同？2为什么说温度是分子平均动能的标志？3分子的平均动能与分子的种类和质量是否有关？1单

6、个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义2分子的平均动能(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，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的但总体上所有分子的动能之和一定是增加的(2)理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，即只要温度相同，任何分子的平均动能都相同由于不同物质的分子质

7、量不尽相同，所以同一温度下，不同物质的分子运动平均速率大小一般不相同特别提醒1温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系2温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关例1 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【审题指导】(1)一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，0 的物体的分子平均动能不为零(2)温度是分子平均动能的标志

8、，与单个分子的动能无关【解析】某种气体温度是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加剧，则物体的温度不一定高，所以选C项【答案】C规律总结每个分子都有分子动能且不为零，热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义迁移应用1(2013西安检测)当物体的温度

9、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】温度是分子平均动能的标志，具有统计的物理意义，对单个或少量分子无意义物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但仍可能有某些分子动能减小，故答案选D.【答案】D探究2 对分子势能的理解【问题导思】1分子势能与分子间距离有什么关系？2当分子间的距离为多大时，分子势能最小？3决定分子势能的宏观因素和微观因素是什么？1分子势能的变化规律(1)当分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离增大而增大(2)当

10、分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离减小而增大图751(3)如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关系可用图751所示的曲线表示从图线上看出，当rr0时，分子势能最小2影响因素(1)宏观上：分子势能的大小与体积有关(2)微观上：分子势能与分子之间的相对位置有关特别提醒：1分子势能最小与分子势能为零不是一回事分子势能的正负代表大于或小于零势能点的分子势能，如Ep10 J，Ep0，则EpEp.2体积越大，分子势能不一定越大，如相同质量的0 的水与0 的冰，冰体积大

11、，但水的分子势能大于冰的分子势能例2 (2013兰州检测)如图752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F0为斥力，F0为引力a、b、c、d为x轴上四个特定的位置现把乙分子从a处由静止释放，则()图752A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【审题指导】c点为分子引力和斥力的分界点，a到c为引力，c到d为斥力，a到c乙分子一直加速运动，c到d为减速【解析】乙分子由a运动到

12、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【答案】BC 规律总结分子力做功是物体分子势能变化的唯一原因，只有分子力对物体做功时，分子的总动能与分子总势能之和不变.迁移应用2(2013福建高考)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_(填选图下方的字母)【解析】当rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大当rr0

13、时，分子力为零，此时分子势能最小故选项B正确【答案】B探究3 对内能的理解【问题导思】1决定物体内能的因素是什么？2内能与机械能有哪些区别？3内能和热量是否为同一概念？1内能的决定因素(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、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内能与机械能的区别内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能物体具有内能的同时又具有机械能物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做

14、着无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用在热现象的研究中，一般不考虑物体的机械能3内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量如果没有热传递，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能例如，我们不能说“某物体在某温度时具有多少热量”特别提醒1研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能2物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加例3 关于物体的内能，下列叙述中正确的是()A温度高的物体比温度低的物体内能大B物体的体积增大

15、时，内能也增大C内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同【审题指导】(1)温度不是决定内能大小的唯一因素；(2)内能相同，分子的平均动能不一定相同【解析】温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体的分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，A错；物体的体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生变化，但不能确定分子势能是增大还是减小，即使分子势能增大，而分子的平均动能不能确定是否变化，也不能说明内能增大，B错；内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同

16、，C错；内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，D正确【答案】D迁移应用3(2013济南高二检测)容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内()A冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B水的分子平均动能大于冰的分子平均动能 C水的内能大于冰的内能D冰的内能大于水的内能 【解析】冰水混合物温度为0 ，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，C对，D错【答案】C探究4 综合解题方略温度与分子动能、分子速率的关系例4 下列说法正确的是()A在10 时，一个氧气分子的分

17、子动能为Ek，当温度升高到20 时，这个分子的分子动能为Ek，则EkEkB在10 时，每一个氧气分子的温度都是10 C在10 时，氧气分子平均速率为1，氢气分子平均速率为2，则12D在任何温度下，各种气体分子的平均速度都为零【审题指导】温度是大量分子热运动的“统计”平均效果的宏观反映，对单个分子是没有实际意义的【规范解答】单个分子的动能、速率是随时变化的，因而是没有意义的，温度是大量分子做热运动时分子平均动能的标志，对个别分子也是没有意义的，A、B项错误氧气与氢气温度相同，分子平均动能相等：k1k2，又因m1m2，则12，C选项正确速度是矢量，大量气体分子向各个方向运动的机会均等，所有分子的速

18、度矢量和为零，故任何温度下，气体分子的平均速度都为零，故D选项正确【答案】CD课堂小结【备课资源】内能与机械能的相互转化内能与机械能是两种不同形式的能量，在一定的条件下可以相互转化，并遵循能的转化与守恒定律. 例如：物体自由下落时，物体中的分子在做无规则运动的同时还同时参与自由落体运动物体的内能只和物体内分子的热运动有关，其中分子的平均动能不涉及物体宏观的动能；分子的势能也不涉及物体宏观的重力势能如果没有空气阻力的话，不论物体自由下落多少，下落的速度多大，物体内分子热运动的平均动能和分子势能是不会发生变化的；如果有空气阻力作用的话，物体下落时机械能和物体的内能会发生相互转化. 又如：空中飞行的

19、子弹，它在做机械运动，对应有动能，一旦它射入固定的木板中，最后静止下来，它和木板的温度都升高，内能增大，子弹的机械能(动能)转化成为子弹和木板的内能这一转化是通过子弹与木板之间的阻力做功来实现的根据能的转化与守恒定律，在机械能与内能的转化过程中，消耗了多少机械能，就有多少机械能转化为内能.当堂双击达标1下列物理量与物体的内能无关的是()A物体的温度 B物体的体积C质量 D物体的运动速度【解析】物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关，与物体的运动状态无关，所以D选项符合题意【答案】D2有关“温度”的概念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温度是分子平均动能的标志C一定

20、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】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，故A、D错，B对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，冰熔化为同温度的水就是一个例证，故C错【答案】B3根据分子动理论，物体分子之间的距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是()A当分子间的距离为r0时，分子具有最大势能B当分子间的距离为r0时，分子具有最小势能C当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最大值D当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最小值【解析】当分

21、子间的距离为r0时，分子间引力和斥力的合力为零，但引力与斥力既不都是最小值，也不都是最大值，此时分子具有最小势能，B正确【答案】B4(1)1 kg的40 的水跟1 kg的80 的水哪个内能多？(2)1 kg的40 的水跟2 kg的40 的水哪个内能多？(3)一杯100 的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 的水跟1 kg的100 的水蒸气哪个内能多？【答案】(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 的水比40 的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 的水的总动能比1 kg的40 的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 的水的内能多(2)1 kg的40 的水跟2 kg的40 的水比较，2 kg的40 的水内能多，因为后者分子数目多(3)虽然100 的水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 的开水的内能多(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 的水蒸气分子势能比100 的水大，故1 kg的100 的水蒸气的内能比1 kg的100 的水的内能多