2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 分子動(dòng)理論 第五節(jié) 物體的內(nèi)能 第六節(jié) 氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律教學(xué)案 -

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第五節(jié)物體的內(nèi)能第六節(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律目標(biāo)定位 1.知道溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，明確分子勢能與分子間距離的關(guān)系.2。理解內(nèi)能的概念及其決定因素.3.知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，了解氣體分子速率按統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布一、分子動(dòng)能導(dǎo)學(xué)探究分子處于永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中,因而具有動(dòng)能（1)為什么研究分子動(dòng)能的時(shí)候主要關(guān)心大量分子的平均動(dòng)能?（2)物體溫度升高時(shí)，物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大嗎?（3)物體做高速運(yùn)動(dòng)時(shí),其分子的平均動(dòng)能會(huì)增大嗎？答案(1）分子動(dòng)能是指單個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,但分子是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的,因此各個(gè)分子的動(dòng)能以及一個(gè)分子在不同時(shí)刻的動(dòng)能都不盡相同,所以研究單個(gè)分子

2、的動(dòng)能沒有意義，我們主要關(guān)心的是大量分子的平均動(dòng)能（2）溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn),含有統(tǒng)計(jì)的意義,對(duì)于單個(gè)分子,溫度是沒有意義的,所以物體溫度升高時(shí)，某一個(gè)分子的動(dòng)能可能減小，也可能不變(3）分子的平均動(dòng)能與宏觀物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無關(guān)知識(shí)梳理1溫度在宏觀上是物體冷熱程度的標(biāo)志，在微觀上是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志2分子動(dòng)能的理解(1）由于分子熱運(yùn)動(dòng)的速率大小不一，因而我們關(guān)心的是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能(2)溫度是大量分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但對(duì)單個(gè)分子沒有意義同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同（3)分子的平均動(dòng)能決定于物體的溫度(4)分子的平均動(dòng)能與宏觀上物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)（填“有”或“無”

3、)二、分子勢能導(dǎo)學(xué)探究功是能量轉(zhuǎn)化的量度，分子力做功對(duì)應(yīng)什么形式的能量變化呢?答案分子力做功對(duì)應(yīng)分子勢能的變化知識(shí)梳理分子勢能是由分子間相對(duì)位置決定的勢能，它隨物體體積的變化而變化，與分子間距離r的關(guān)系為:1當(dāng)rr0時(shí),分子力表現(xiàn)為引力,r增大時(shí)，分子力做負(fù)(填“正或“負(fù)”）功，分子勢能增大（填“增大”或“減?。?當(dāng)rr0時(shí),分子力表現(xiàn)為斥力，r減小時(shí),分子力做負(fù)（填“正”或“負(fù)）功，分子勢能增大（填“增大”或“減小”)3當(dāng)rr0時(shí)，分子勢能最小(填“最大”或“最小”)4如果取兩個(gè)分子間相距無限遠(yuǎn)時(shí)（此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì))的分子勢能為零，分子勢能ep與分子間距離r的關(guān)系可用如圖1所示的實(shí)

4、線表示(分子力f與分子間距離r的關(guān)系如圖中虛線所示）圖1三、內(nèi)能1內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和2任何物體在任何溫度下都具有內(nèi)能因?yàn)橐磺形矬w都是由做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成的3內(nèi)能的決定因素(1）從微觀上看，物體的內(nèi)能大小由組成物體的分子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間距離三個(gè)因素決定(2)從宏觀上看,物體的內(nèi)能由物體的物質(zhì)的量、溫度和體積三個(gè)因素決定(3）理想氣體的內(nèi)能：理想氣體忽略了氣體分子的相互作用力和分子勢能，理想氣體的內(nèi)能是所有分子動(dòng)能的總和,只跟溫度有關(guān)4內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別：與內(nèi)能不同，機(jī)械能是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度、相對(duì)參考面的高度、物體形變大

5、小等決定的能量，它是對(duì)宏觀物體整體來說的聯(lián)系：物體具有內(nèi)能的同時(shí)也可以具有機(jī)械能當(dāng)物體的機(jī)械能增加時(shí)，內(nèi)能不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但機(jī)械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化四、氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律1由于物體是由大量分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)步調(diào)，單獨(dú)來看，各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運(yùn)動(dòng)服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律2氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等3大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多、兩頭少的規(guī)律4溫度升高時(shí)，所有分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大，即大部分分子的速率增大，但也有少數(shù)分子的速率減小,這也是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的體現(xiàn).一、分子動(dòng)能例1(多選)關(guān)于分子的動(dòng)能，下列說

6、法中正確的是()a物體運(yùn)動(dòng)速度大，物體內(nèi)分子的動(dòng)能一定大b物體的溫度升高,物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大c物體的溫度降低，物體內(nèi)大量分子的平均動(dòng)能一定減小d物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能與物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)答案cd解析分子的動(dòng)能與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，溫度升高，分子的平均動(dòng)能一定增大，但對(duì)單個(gè)分子來講，其動(dòng)能可能增大也可能減小二、分子勢能例2甲、乙兩分子相距較遠(yuǎn)（此時(shí)它們之間的分子力可以忽略），設(shè)甲固定不動(dòng),在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過程中,關(guān)于分子勢能的變化情況，下列說法正確的是（）a分子勢能不斷增大b分子勢能不斷減小c分子勢能先增大后減小d分子勢能先減小后增大答案d解析rr0時(shí),靠近時(shí)引力

7、做正功，ep減??；rr0時(shí)，靠近時(shí)斥力做負(fù)功，ep增大三、內(nèi)能例3下列說法正確的是()a鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內(nèi)能也不變b物體運(yùn)動(dòng)的速度增大，則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能增大ca、b兩物體接觸時(shí)有熱量從物體a傳到物體b，這說明物體a的內(nèi)能大于物體b的內(nèi)能da、b兩物體的溫度相同時(shí),a、b兩物體的內(nèi)能可能不同,分子的平均速率也可能不同答案d解析解答本題的關(guān)鍵是對(duì)溫度和內(nèi)能這兩個(gè)概念的理解溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，內(nèi)能是所有分子動(dòng)能和分子勢能的總和,故溫度不變時(shí),內(nèi)能可能變化，a項(xiàng)錯(cuò)誤兩物體溫度相同,內(nèi)能可能不同，分子的平均動(dòng)能相同，但由km2知,分子的平均速率

8、可能不同，故d項(xiàng)正確最易出錯(cuò)的是認(rèn)為有熱量從a傳到b，a的內(nèi)能肯定大，其實(shí)有熱量從a傳到b，只說明a的溫度高，內(nèi)能大小還要看它們的總分子數(shù)和分子勢能這些因素，故c項(xiàng)錯(cuò)誤機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度與分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能無關(guān),故b項(xiàng)錯(cuò)誤故正確答案為d.四、氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律例4在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布應(yīng)該是（)a每個(gè)分子速率都相等b每個(gè)分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少c每個(gè)分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布是均勻的d每個(gè)分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很多答案b解析本題考查理想氣體的速率分布規(guī)律，解決本題的關(guān)鍵是要熟知?dú)怏w分子速率

9、分布曲線，由麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律知,氣體分子速率大部分集中在某個(gè)數(shù)值附近，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少，所以b正確1（分子動(dòng)能)下列關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，說法正確的是（）a某物體的溫度是0 ，說明物體中分子的平均動(dòng)能為零b物體溫度升高時(shí),每個(gè)分子的動(dòng)能都增大c物體溫度升高時(shí),分子平均動(dòng)能增大d物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高答案c解析某種氣體溫度是0 ，物體中分子的平均動(dòng)能并不為零，因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌剡\(yùn)動(dòng)，a錯(cuò)；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，平均動(dòng)能增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大,b錯(cuò),c對(duì)；物體的運(yùn)動(dòng)速度越大,物體的動(dòng)能越大,這并不能代表物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)越

10、劇烈，所以物體的溫度不一定高，d錯(cuò)2(分子勢能)(多選)圖2為兩分子系統(tǒng)的勢能ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線下列說法正確的是（）圖2a當(dāng)r大于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力b當(dāng)r小于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力c當(dāng)r等于r2時(shí),分子間的作用力為零d在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功答案bc解析當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢能ep增大當(dāng)rr0時(shí)，分子力為零，此時(shí)分子勢能最小故選項(xiàng)b正確題組三內(nèi)能6下列說法正確的是()a分子的動(dòng)能與分子的勢能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能b物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定c物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大d物體的動(dòng)能減小時(shí)

11、，物體的溫度可能增加答案d解析內(nèi)能是對(duì)物體內(nèi)所有分子而言的，單個(gè)分子無內(nèi)能可言,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;物體的分子勢能由分子間距離決定,宏觀上表現(xiàn)為由物體的體積決定,所以選項(xiàng)b錯(cuò)誤；物體的宏觀速度與物體的內(nèi)能沒有關(guān)系，物體的動(dòng)能與物體的溫度沒有關(guān)系,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確7下列關(guān)于物體內(nèi)能和機(jī)械能的說法正確的是(）a物體的內(nèi)能大，則機(jī)械能也一定大b一切物體都具有內(nèi)能c當(dāng)物體靜止時(shí),物體的內(nèi)能為零d內(nèi)能是物體的機(jī)械能的另一種說法答案b解析內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能，二者沒有必然的聯(lián)系，a、c、d錯(cuò)誤;由于分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故一切物體皆有內(nèi)能，b正確8以下說法正確的是（)a溫度相等的兩塊鐵（固體）

12、，其內(nèi)能一定相等b溫度不等的兩物體，其內(nèi)能一定不等c兩物體的內(nèi)能相等，其分子平均動(dòng)能一定相等d兩塊相同物質(zhì)組成的物體（固體）,質(zhì)量相等,溫度相同，體積相同，則內(nèi)能一樣大答案d解析溫度相等的兩塊鐵，因?yàn)椴恢榔滟|(zhì)量、體積是否相等，那么其內(nèi)能不一定相等，所以a錯(cuò);而對(duì)于溫度不等的兩物體，分子平均動(dòng)能不一樣大,但由于分子勢能、質(zhì)量等因素不確定,就有可能使內(nèi)能一樣大，因此b錯(cuò)；同樣的道理可知c也錯(cuò)物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積決定,故選項(xiàng)d正確9三個(gè)瓶子分別盛有質(zhì)量相同的氫氣、氧氣和氮?dú)?，它們的溫度相同，則分子平均速率最大的是_；在不計(jì)分子勢能的情況下,氣體內(nèi)能最大的是_答案氫氣氫氣解析 它們的平均

13、動(dòng)能相同，即movo2mnvn2mhvh2，而分子質(zhì)量的大小關(guān)系為momnmh，所以有vhvnvo，又因三種氣體的質(zhì)量相同，氫氣的分子總數(shù)最多，由氣體內(nèi)能e內(nèi)nk可知，氫氣內(nèi)能最大題組四氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律10.伽耳頓板可以演示統(tǒng)計(jì)規(guī)律如圖1所示，讓大量小球從上方漏斗形入口落下，則下圖中能正確反映最終落在槽內(nèi)小球的分布情況的是（）圖1答案c解析如果從入口處投入單個(gè)小球，與鐵釘碰撞后會(huì)落入哪一個(gè)狹槽是偶然的、隨機(jī)的，少量小球投入后，落入各狹槽的分布情況也帶有偶然性但是，從入口處同時(shí)（或先后）投入大量小球,落入各槽的分布情況則是確定的多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)可知,小球在各槽內(nèi)的分布是不均勻的,以中間槽最多，

14、兩邊最少，故c正確11（多選)關(guān)于封閉在容器內(nèi)的一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度升高時(shí)，下列說法中正確的是()a氣體中的每個(gè)分子的速率必定增大b有的分子的速率可能減小c速率大的分子數(shù)目增加d“中間多、兩頭少的分布規(guī)律改變答案bc解析對(duì)每個(gè)分子無法判斷速率的變化，a項(xiàng)錯(cuò)誤,b項(xiàng)正確；但總體上速率大的分子數(shù)目在增加，c項(xiàng)正確；無論溫度如何變化，“中間多、兩頭少的分布規(guī)律不會(huì)變化,d項(xiàng)錯(cuò)誤12下表反映了氧氣分子的速率分布：速率區(qū)間v/（ms1）不同溫度下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率(%）0 100 100以下1.40.71002008.15.420030017。011。930040021。417.440050020.418。650060015.116。76007009.212.97008004.57。98009002。04.6900以上0。93。9如果以橫坐標(biāo)上的各等長區(qū)間表示相應(yīng)的速率范圍,以縱坐標(biāo)表示單位速率間隔分子數(shù)占總分子數(shù)的比率,那么可以用直方圖表示出一定溫度下分子速率的分布，如圖2所示圖2由以上表格和圖象，從兩個(gè)方面論述一下所反映出的物理