1.5物體的內(nèi)能

1、成才之路 物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索人教版 選修3-3 分子動理論第七章第五節(jié)內(nèi)能第七章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課 時 作 業(yè)7易錯案例剖析6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位知道分子平均動能和溫度的含義知道分子勢能與分子間作用力的關(guān)系，知道分子勢能的決定因素理解物體內(nèi)能的含義課堂情景切入分子永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動，所以分子具有動能；分子之間存在著相互作用的引力和斥力，所以分子和分子組成的系統(tǒng)就具有了勢能，即分子勢能。你知道分子動能和分子勢能分別與哪些因素有關(guān)嗎？它們與物體的內(nèi)能又有什么關(guān)系呢？知識自主梳理分子動能和分子勢能分子能量比較內(nèi)容分子動能分子勢能定

2、義分子_而具有的能由分子力和分子間_決定的能大小決定因素物質(zhì)的_是它的分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志宏觀上與物體的_有關(guān)，微觀上與_有關(guān)無規(guī)則運(yùn)動相對位置溫度體積分子間距離物體的內(nèi)能1定義物體中_的熱運(yùn)動動能與_的總和。2決定因素(1)分子總個數(shù)由物體_決定。(2)分子熱運(yùn)動的平均動能由_決定。(3)分子勢能宏觀上與物體的_有關(guān)。(4)物體的內(nèi)能由_、_、_共同決定。所有分子分子勢能物質(zhì)的量溫度體積物質(zhì)的量溫度體積重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、分子動能1單個分子的動能(1)物體由大量分子組成，每個分子都有分子動能。(2)分子在不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，每個分子動能大小不同并且時刻在變化。(3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則

3、運(yùn)動的結(jié)果，個別分子動能沒有意義。2分子的平均動能(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。溫度升高，分子平均動能增大，但不是每一個分子的動能都增大。存在個別分子動能反而減小的可能，個別分子或幾十個，幾百個分子熱運(yùn)動的動能大小與溫度是沒有關(guān)系的。(2)理想氣體的分子平均動能大小只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(guān)，也就是說只要是同一溫度下，任何分子的平均動能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動的平均速率大小一般不相同。特別提醒：溫度是分子平均動能的“標(biāo)志”或者說“量度”，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動能相對應(yīng)。答案

4、：BD解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動能增加，但是其中個別分子的動能有可能減小，A錯、B對。分子的平均動能等于物體內(nèi)所有分子的動能之和與所有分子總數(shù)的比值，所以C錯、D對。二、分子勢能1分子勢能由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互作用的勢能，這就是分子勢能。其大小由分子間的相對位置決定。2分子勢能與分子間距離的關(guān)系分子勢能的大小與分子間的距離有關(guān)，距離發(fā)生變化時，分子力要做功，分子勢能發(fā)生變化。分子勢能隨分子間距離的變化情況如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處Ep為0)。(1)當(dāng)分子間的距離rr0時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。(2)當(dāng)分子間的距離rr0時，分子勢能隨分子

5、間距離的減小而增大。(3)當(dāng)rr0時，分子勢能最小，但不為零。特別提醒：分子勢能同重力勢能、彈性勢能、電勢能一樣，都是與某種力對應(yīng)又由相對位置決定的能量，且該種力做功等于對應(yīng)勢能的變化。(煙臺市20142015學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列關(guān)于分子勢能的說法中正確的是()A當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大B當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小C當(dāng)分子勢能增大時，說明分子間距離在減小D當(dāng)分子勢能減小時，說明分子力對分子做正功答案：AD解析：當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離增大時，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，故A正確。當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離減小，

6、分子力做負(fù)功，分子勢能增加，故B錯誤。當(dāng)分子勢能增大時，若分子力為引力，分子距離增大，若分子力為斥力，分子距離減小，故C錯誤。根據(jù)功能關(guān)系可知，當(dāng)分子勢能減小時，說明分子力對分子做正功，故D正確。三、物體的內(nèi)能物體中所有分子的熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。1內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體所有分子的動能和分子勢能的總和。2內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目內(nèi)能機(jī)械能對應(yīng)的運(yùn)動形式微觀分子熱運(yùn)動宏觀物體機(jī)械運(yùn)動能量常見形式分子動能、分子勢

7、能物體動能、重力勢能或彈性勢能能量存在原因由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動和分子間相對位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動和物體形變或被舉高影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)物體的機(jī)械運(yùn)動的速度、離地高度(或相對于零勢能面的高度或彈性形變)是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化特別提醒：(1)熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說法，熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少。(2)物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加。如圖所示，小孩下滑過程中，從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度可用下面三句話來概括小孩克服摩擦做功，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能小孩從滑梯上滑下時，重力勢能轉(zhuǎn)化

8、為動能小孩的臀部吸熱，內(nèi)能增加，溫度升高以下排序正確的是()ABCD答案：C解析：小孩從高處由靜止滑下，重力做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，在運(yùn)動過程中，小孩要克服摩擦，消耗機(jī)械能(動能)轉(zhuǎn)化為熱能(內(nèi)能)，部分被小孩臀部吸收，溫度升高，故能量轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋珻對，A、B、D錯。考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)關(guān)于物體的溫度與分子動能的關(guān)系，正確的說法是()A某種物體的溫度是0說明物體中分子的平均動能為零B物體溫度降低時，每個分子的動能都減小C物體溫度升高時速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D物體的運(yùn)動速度越大，則物體的溫度越高溫度與分子動能的關(guān)系解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志。溫度是0，物體中分子的平均動能并非為

9、零，因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動不會停止，A錯；溫度降低時分子的平均動能減小，并非每個分子動能都減小，B錯；物體溫度升高時，分子的平均動能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，C項(xiàng)正確；物體的運(yùn)動速度增大，宏觀機(jī)械能(動能)增大，但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動不一定加劇，溫度不一定升高，D錯。答案：C點(diǎn)評：本題易錯選A、B、D，由于分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動中，分子的平均動能永遠(yuǎn)不會為零，溫度取決于分子熱運(yùn)動的劇烈程度，與物體宏觀有序的運(yùn)動速度大小無關(guān)。(黑龍江大慶市鐵人中學(xué)20142015學(xué)年高二下學(xué)期期中)質(zhì)量相同的0冰和0水，下列說法正確的是()A它們的分子數(shù)不同，而分子的

10、平均動能相同B它們的分子數(shù)相同，分子的平均動能也相同C分子的平均動能不同，冰小，水大D它們的內(nèi)能不同，冰少，水多答案：BD解析：質(zhì)量相同的0冰和0水，摩爾數(shù)相同，則分子數(shù)相同，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度相同，則分子的平均動能相同，故B正確，A、C錯誤；若冰溶解成水，要吸收熱量，所以冰的內(nèi)能比水的內(nèi)能少，故D正確。用r表示兩個分子間的距離，Ep表示兩個分子間相互作用的勢能，當(dāng)rr0時，兩個分子間引力等于斥力，設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時，Ep0，則()A當(dāng)r0r10r0時，Ep隨r的增大而增大B當(dāng)rr0時，分子力的合力為引力，距離增大時，需要克服分子引力做功，所以分子勢能Ep增大；當(dāng)rr0時，分子力

11、的合力為斥力，距離r減小時，需要克服分子斥力做功，分子勢能也要增大。由上述分析可知，從rr0出發(fā)，無論增大距離r還是減小距離r，分子勢能均增大，所以在rr0處，分子勢能最小。由于題中已規(guī)定兩分子距離很遠(yuǎn)時，Ep0，所以rr0處一定是Ep0。答案：ABC點(diǎn)評：分子力做正功還是做負(fù)功，決定分子勢能是減小還是增大。(福州市20142015學(xué)年高二下學(xué)期三校聯(lián)考)下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是_。(填選圖下方的字母)答案：B解析：當(dāng)rr0時，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，分子力為零，此時分子勢能最小。故選項(xiàng)B正確

12、。下列敘述正確的是()A分子的動能與分子的勢能之和，叫做這個分子的內(nèi)能B物體的內(nèi)能由物體的動能和勢能決定C物體做加速運(yùn)動時，其內(nèi)能也一定增大D物體的動能減小時，其溫度可能升高對物體的內(nèi)能的理解解析：內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的，單個分子無內(nèi)能可言，A項(xiàng)錯，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和，由物體的溫度、體積決定，與整個物體宏觀機(jī)械運(yùn)動的動能和勢能無關(guān)，物體做加速運(yùn)動時，其動能增大，但內(nèi)能不一定增大，故B、C錯；當(dāng)物體運(yùn)動的動能減少時，其溫度可能升高，如物體在粗糙的水平面上滑行，因摩擦生熱，動能減少溫度升高，故D項(xiàng)正確。答案：D點(diǎn)評：解有關(guān)“內(nèi)能”的題目時，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：

13、內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，與單個分子的動能，以及物體的動能無任何關(guān)系。下列物理量與物體的內(nèi)能無關(guān)的是()A物體的溫度B物體的體積C質(zhì)量D物體的運(yùn)動速度答案：D解析：物體的內(nèi)能與溫度、體積以及所含的分子數(shù)有關(guān)與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，所以D選項(xiàng)符合題意。甲、乙兩名同學(xué)對0的水和0的冰進(jìn)行了如下爭論：甲說：“冰和水的溫度相同，所以分子平均動能相等。質(zhì)量相同時，冰的體積大，因此冰的分子勢能大，所以說冰的內(nèi)能大于水的內(nèi)能。”乙說：“0的水變成0的冰需要向外界放出熱量，在質(zhì)量相同的情況下，水

14、的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能?！闭埬闩袛嘁幌录?、乙兩名同學(xué)誰的說法是正確的？開放探究解析：乙同學(xué)的說法成立。甲同學(xué)認(rèn)為冰的體積大，分子勢能大，這是錯誤的說法(冰的體積大的主要原因在于宏觀的冰晶粒間空隙大)。分子勢能大小與體積有關(guān)，但二者并不一定成正比。0的冰變?yōu)?的水需吸熱，故水的內(nèi)能大，它們相同的物理量是分子動能，不同的物理量是分子勢能，顯然水的分子勢能大。飛機(jī)從地面起飛，隨后在高空做高速航行，有人說：“在這段時間內(nèi)，飛機(jī)中乘客的勢能、動能都增大了，他們身上所有分子的動能和勢能也都增大了，因此乘客的內(nèi)能也增大了”。這種說法對嗎？為什么？答案：這種說法不對。因?yàn)樵撜f法將機(jī)械能和內(nèi)能兩個概念混淆了，物體的內(nèi)能是由物體內(nèi)分子的數(shù)目、物體的溫度和體積決定的，與機(jī)械運(yùn)動無關(guān)，機(jī)械運(yùn)動速度的改變以及豎直高度的變化僅改變的是乘客的機(jī)械能，不能因此判斷其內(nèi)能的變化情況。易錯案例剖析易錯點(diǎn)：不能正確認(rèn)識分子勢能與分子間距離的關(guān)系導(dǎo)致錯誤案例：分子間距離增大時，分子勢能將()A增加B減小C