高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 課時(shí)5 內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修33

1、學(xué)案5內(nèi)能目標(biāo)定位 1.知道溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.2.明確分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系.3.理解內(nèi)能的概念及其決定因素.一、分子動(dòng)能問題設(shè)計(jì)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，

2、對(duì)于個(gè)別分子，溫度是沒有意義的.所以物體溫度升高時(shí)，個(gè)別分子的動(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).要點(diǎn)提煉1.溫度的理解(1)在宏觀上：溫度是物體冷熱程度的標(biāo)志.(2)在微觀上：溫度是物體分子熱運(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，因而重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，即分子熱運(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)個(gè)別分子沒有意義.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)能取決于物體的溫度.(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(shì)能問題設(shè)計(jì)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(shì)能的變化.要點(diǎn)提煉分子勢(shì)能是由分子間相互位置決定的勢(shì)能，它隨著分子間距離r0的變化而變化，與分子間距離r0的關(guān)系為：(1)當(dāng)r>r0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(shì)能增大(填“增大”或“減小”).(2)當(dāng)r<r0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(shì)能增大(填“增大”或“減小”).(3)當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小(填“最大”或“最小”).(4)如果取兩個(gè)分子間相距無窮遠(yuǎn)時(shí)(此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì))的分子勢(shì)能為零

4、，分子勢(shì)能ep與分子間距離r的關(guān)系可用如圖1所示的實(shí)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)能問題設(shè)計(jì)物體的內(nèi)能隨機(jī)械能的變化而變化嗎？?jī)?nèi)能可以變?yōu)榱銌幔看鸢肝矬w的機(jī)械能變化時(shí)其溫度和體積不一定變化，因此其內(nèi)能不一定變化，兩者之間沒有必然聯(lián)系.組成物體的分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此物體的內(nèi)能不可能為零.要點(diǎn)提煉1.內(nèi)能：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)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

5、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.4.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別：(1)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能.內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量.(2)內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和分子間的距離決定的能量，是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和.而機(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.一、分子動(dòng)能例1關(guān)于分子的動(dòng)能，下列說法中正確的是()a.

6、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)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.答案cd二、分子勢(shì)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(shì)能的變化情況，下列說法正確的是()a.分子勢(shì)能不斷增大 b.分子勢(shì)能不斷減小c.分子勢(shì)能先增大后減小 d.分子勢(shì)能先減小后增大解析r>r0時(shí)，靠近時(shí)

7、引力做正功，ep減?。籸<r0時(shí)，靠近時(shí)斥力做負(fù)功，ep增大.答案d針對(duì)訓(xùn)練如圖2所示為物體分子間相互作用力與分子間距離之間的關(guān)系圖象.下列判斷中正確的是()圖2a.當(dāng)r<r0時(shí)，r越小，則分子勢(shì)能ep越大b.當(dāng)r>r0時(shí)，r越小，則分子勢(shì)能ep越大c.當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能ep最小d.當(dāng)r時(shí)，分子勢(shì)能ep最小解析當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，r減小時(shí)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，r減小時(shí)分子力做正功，分子勢(shì)能減?。划?dāng)rr0時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小；當(dāng)r時(shí)，分子勢(shì)能為零，但不是最小.故正確答案為a、c.答案ac三、內(nèi)能例3下列說法

8、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c.a、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d.a、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)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)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m2知，分子的平均速率可能不同，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

9、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(shì)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.答案d1.(分子動(dòng)能)關(guān)于溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，下列說法正確的是()a.某物體的溫度為0，說明物體中分子的平均動(dòng)能為零b.溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志c.溫度較高的物體，其分子平均動(dòng)能較大，則分子的平均速率也較大d.物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高答案b解析某物體溫度是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)誤；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，由ekmv2.知

10、分子平均速率不一定大，b正確，c錯(cuò)誤；物體內(nèi)分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速度與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，不能代表物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈，所以物體的溫度不一定高，d錯(cuò)誤.2.(分子勢(shì)能)分子間距增大時(shí)，分子勢(shì)能將()a.增大 b.減小c.不變 d.不能確定答案d解析分子勢(shì)能的變化與分子力做功緊密聯(lián)系；當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減小；當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增大.(1)當(dāng)r>r0時(shí)，分子間的作用力為引力，將分子間距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大.(2)當(dāng)r<r0時(shí)，分子間的作用力為斥力，將分子間距離增大時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小.經(jīng)以上分析可知本題d選項(xiàng)正確.3.(

11、內(nèi)能)設(shè)rr0時(shí)分子間作用力為零，則在一個(gè)分子從遠(yuǎn)處以某一動(dòng)能向另一個(gè)分子靠近的過程中，下列說法中正確的是()a.rr0時(shí)，分子力做正功，分子動(dòng)能增大，分子勢(shì)能減小b.rr0時(shí)，分子動(dòng)能最大，分子勢(shì)能最小c.rr0時(shí)，分子力做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增大d.以上均不對(duì)答案abc解析一個(gè)分子從遠(yuǎn)處向另一個(gè)分子靠近，它們之間的作用力先為引力后為斥力，故先做正功后做負(fù)功，那么分子勢(shì)能先減小后增大，而動(dòng)能正好相反，先增大后減小；當(dāng)rr0時(shí)，勢(shì)能最小，動(dòng)能最大.4.(內(nèi)能)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是()a.機(jī)械能可以為零，但內(nèi)能永遠(yuǎn)不為零b.溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能c.溫度越高

12、，物體的內(nèi)能越大d.0 °c的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0 °c的水的內(nèi)能相等答案a解析機(jī)械能是宏觀能量，當(dāng)物體的動(dòng)能和勢(shì)能均為零時(shí)，機(jī)械能就為零；而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，a項(xiàng)對(duì)；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度和體積有關(guān)，b、c、d三項(xiàng)錯(cuò)誤，故選a.內(nèi)能題組一分子動(dòng)能1.關(guān)于溫度，下列說法正確的是()a.溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大b.物體運(yùn)動(dòng)速度越大，分子總動(dòng)能越大，因而物體溫度也越高c.一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的速率越大，該分子的溫度越高d.溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志答案d解析溫度升高，分子的平均動(dòng)能變大，而不是每個(gè)分

13、子的動(dòng)能都變大，故a錯(cuò).物體宏觀運(yùn)動(dòng)的速度對(duì)應(yīng)的是機(jī)械能(動(dòng)能)，與分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能無關(guān)，與物體的溫度無關(guān)，b錯(cuò)；溫度是對(duì)大量分子而言的，是統(tǒng)計(jì)、平均的概念，對(duì)單個(gè)分子無意義，c錯(cuò).2.下列說法中正確的是()a.只要溫度相同，任何物體分子的平均動(dòng)能都相同b.分子動(dòng)能指的是由于分子定向運(yùn)動(dòng)具有的能c.10個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和就是這10個(gè)分子的內(nèi)能d.溫度高的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定大于溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率答案a解析溫度相同，物體分子的平均動(dòng)能相同，故a正確；分子動(dòng)能指的是由于分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而具有的能，b錯(cuò)誤；物體內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)于10個(gè)分子

14、無意義，故c錯(cuò)誤；溫度高的物體分子的平均運(yùn)動(dòng)速率大(相同物質(zhì))，但具體的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率是不確定的，可能大于平均運(yùn)動(dòng)速率，也可能等于平均運(yùn)動(dòng)速率，也可能小于平均運(yùn)動(dòng)速率，故d錯(cuò)誤.題組二分子勢(shì)能3.關(guān)于分子勢(shì)能和物體體積的關(guān)系，下列說法中正確的是()a.當(dāng)物體體積增大時(shí)，其分子勢(shì)能必定增大b.當(dāng)物體體積增大時(shí)，其分子勢(shì)能不一定增大c.當(dāng)物體體積減小時(shí)，其分子勢(shì)能必定減小d.當(dāng)物體體積不變時(shí)，其分子勢(shì)能一定不變答案bd解析物體的分子勢(shì)能與體積不是單值對(duì)應(yīng)的關(guān)系，分子勢(shì)能相同，體積不一定相同，而體積不變，分子勢(shì)能一定不變.4.下列分子勢(shì)能一定減小的情況是()a.分子間距離減小時(shí)b.分子間表現(xiàn)為

15、斥力且分子間距離增大時(shí)c.分子動(dòng)能增大時(shí)d.分子間作用力做負(fù)功時(shí)答案b解析當(dāng)分子間距離減小時(shí)，分子間的作用力可能做正功，也可能做負(fù)功，所以分子勢(shì)能可能增大也可能減小，a錯(cuò)誤；當(dāng)分子間表現(xiàn)為斥力且分子間距離增大時(shí)，分子間的作用力做正功，分子勢(shì)能減小，b正確；分子動(dòng)能與分子勢(shì)能沒有關(guān)系，c錯(cuò)誤；分子間的作用力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增大，d錯(cuò)誤.5.下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是()答案b解析當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離r增大，分子勢(shì)能ep減?。划?dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢(shì)能ep增大；當(dāng)rr0時(shí)

16、，分子力為零，此時(shí)分子勢(shì)能最小.故選項(xiàng)b正確.6.兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直至不再靠近.在此過程中，下列說法正確的是()a.分子力先增大，后一直減小b.分子力先做正功，后做負(fù)功c.分子動(dòng)能先增大，后減小d.分子勢(shì)能先增大，后減小e.分子勢(shì)能和分子動(dòng)能之和不變答案bce解析兩分子從相距較遠(yuǎn)處僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直至不再靠近的過程中，分子力先表現(xiàn)為分子引力后表現(xiàn)為分子斥力，分子間距離r>r0時(shí)，隨著距離r的減小，分子力先增大后減小，分子間距離r<r0時(shí)，分子力一直增大至最大，故選項(xiàng)a錯(cuò)；在兩分子靠近的過程中，分子引力做正功、分子斥力做負(fù)功，分子勢(shì)能

17、先減小后增大，分子動(dòng)能先增大后減小，所以選項(xiàng)b、c正確，選項(xiàng)d錯(cuò)；分子僅在分子力作用下運(yùn)動(dòng)，只有分子力做功，分子勢(shì)能和分子動(dòng)能之和不變，選項(xiàng)e正確.題組三內(nèi)能7.下列說法正確的是()a.分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能b.物體的分子勢(shì)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)，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(shì)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.8.下列說法中

18、正確的是()a.物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大b.物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大c.物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大d.物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變答案b解析溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，a錯(cuò)，b對(duì)；影響物體內(nèi)能的因素是溫度、體積和物質(zhì)的量，所以只根據(jù)溫度的變化情況無法判斷內(nèi)能的變化情況，c、d錯(cuò).9.三個(gè)瓶子分別盛有質(zhì)量相同的氫氣、氧氣和氮?dú)猓鼈兊臏囟认嗤?，則分子平均速率最大的是 ；在不計(jì)分子勢(shì)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動(dòng)能相同，即movmnvmhv，而分子質(zhì)量的大小關(guān)系為mo>mn>mh，所以有vh>vn>vo，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.10.飛機(jī)從地面由靜止起飛，隨后在高空做高速航行.有人說：“在這段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)中乘客的勢(shì)能、動(dòng)能都增大了，他的所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能也都增大了，因此乘客的內(nèi)能增大了.”這種說法對(duì)嗎？為什么？答案見解析解析這種說法不對(duì).因?yàn)闄C(jī)械能與內(nèi)能是兩個(gè)不同的概念，與機(jī)械能相關(guān)的是物體宏觀上的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，其大小因素由物體的質(zhì)量、速度及相對(duì)高度決定，題中乘客的機(jī)械能增加了，但是物體的內(nèi)能是由它的物質(zhì)的量、溫度、體積決定，乘客的體積、物質(zhì)的量不變，也沒有明確溫度怎么變化，所以無