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(dòng)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(shí) 作 業(yè)7易錯(cuò)案例剖析6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位知道分子平均動(dòng)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(dòng)，所以分子具有動(dòng)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(dòng)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(dòng)能和分子勢能分子能量比較內(nèi)容分子動(dòng)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(dòng)的平均動(dòng)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(dòng)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(dòng)動(dòng)能與_的總和。2決定因素(1)分子總個(gè)數(shù)由物體_決定。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)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(dòng)能1單個(gè)分子的動(dòng)能(1)物體由大量分子組成，每個(gè)分子都有分子動(dòng)能。(2)分子在不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子動(dòng)能大小不同并且時(shí)刻在變化。(3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則

3、運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，個(gè)別分子動(dòng)能沒有意義。2分子的平均動(dòng)能(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大。存在個(gè)別分子動(dòng)能反而減小的可能，個(gè)別分子或幾十個(gè)，幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的。(2)理想氣體的分子平均動(dòng)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(dòng)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(dòng)的平均速率大小一般不相同。特別提醒：溫度是分子平均動(dòng)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(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對應(yīng)。答案

4、：BD解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增加，但是其中個(gè)別分子的動(dòng)能有可能減小，A錯(cuò)、B對。分子的平均動(dòng)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和與所有分子總數(shù)的比值，所以C錯(cuò)、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(shí)，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(shí)，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(shí)，分子勢能隨分子

5、間距離的減小而增大。(3)當(dāng)rr0時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，說明分子間距離在減小D當(dāng)分子勢能減小時(shí)，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(shí)，分子間距離增大時(shí)，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(shí)，分子間距離減小，

6、分子力做負(fù)功，分子勢能增加，故B錯(cuò)誤。當(dāng)分子勢能增大時(shí)，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(cuò)誤。根據(jù)功能關(guān)系可知，當(dāng)分子勢能減小時(shí)，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(dòng)的動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見形式分子動(dòng)能、分子勢

7、能物體動(dòng)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(dòng)和分子間相對位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能小孩從滑梯上滑下時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化

8、為動(dòng)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(dòng)能，在運(yùn)動(dòng)過程中，小孩要克服摩擦，消耗機(jī)械能(動(dòng)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)?，C對，A、B、D錯(cuò)。考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)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(dòng)能為零B物體溫度降低時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都減小C物體溫度升高時(shí)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(dòng)速度越大，則物體的溫度越高溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度是0，物體中分子的平均動(dòng)能并非為

9、零，因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會停止，A錯(cuò)；溫度降低時(shí)分子的平均動(dòng)能減小，并非每個(gè)分子動(dòng)能都減小，B錯(cuò)；物體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)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(dòng)速度增大，宏觀機(jī)械能(動(dòng)能)增大，但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定加劇，溫度不一定升高，D錯(cuò)。答案：C點(diǎn)評：本題易錯(cuò)選A、B、D，由于分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不會為零，溫度取決于分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，與物體宏觀有序的運(yùn)動(dòng)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(dòng)能相同B它們的分子數(shù)相同，分子的平均動(dòng)能也相同C分子的平均動(dòng)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(dòng)能的標(biāo)志，溫度相同，則分子的平均動(dòng)能相同，故B正確，A、C錯(cuò)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(gè)分子間的距離，Ep表示兩個(gè)分子間相互作用的勢能，當(dāng)rr0時(shí)，兩個(gè)分子間引力等于斥力，設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時(shí)，Ep0，則()A當(dāng)r0r10r0時(shí)，Ep隨r的增大而增大B當(dāng)rr0時(shí)，分子力的合力為引力，距離增大時(shí)，需要克服分子引力做功，所以分子勢能Ep增大；當(dāng)rr0時(shí)，分子力

11、的合力為斥力，距離r減小時(shí)，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(shí)，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(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

12、。下列敘述正確的是()A分子的動(dòng)能與分子的勢能之和，叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B物體的內(nèi)能由物體的動(dòng)能和勢能決定C物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)能也一定增大D物體的動(dòng)能減小時(shí)，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(gè)分子無內(nèi)能可言，A項(xiàng)錯(cuò)，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和，由物體的溫度、體積決定，與整個(gè)物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢能無關(guān)，物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能增大，但內(nèi)能不一定增大，故B、C錯(cuò)；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少時(shí)，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(dòng)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(shí)，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：

13、內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)能的標(biāo)志，與單個(gè)分子的動(dòng)能，以及物體的動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)能相等。質(zhì)量相同時(shí)，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?！币艺f：“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?！闭埬闩袛嘁幌录住⒁覂擅瑢W(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(cuò)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(dòng)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(shí)間內(nèi)，飛機(jī)中乘客的勢能、動(dòng)能都增大了，他們身上所有分子的動(dòng)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(gè)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(dòng)無關(guān)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(cuò)案例剖析易錯(cuò)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(cuò)誤案例：分子間距離增大時(shí)，分子勢能將()A增加B減小C