2023學(xué)年完整公開課版人教版內(nèi)能

5內(nèi)能1．知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，滲透統(tǒng)計(jì)的方法．2．知道什么是分子勢(shì)能，分子勢(shì)能隨分子距離變化的關(guān)系．理解分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)．3．知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟物體的物質(zhì)的量、溫度和體積有關(guān)．4．能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能．一、分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分子能量比較內(nèi)容分子動(dòng)能分子勢(shì)能定義分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而具有的能由分子力和分子間

決定的能大小決定因素溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志宏觀上與物體的體積有關(guān)，微觀上與

有關(guān)相對(duì)位置分子間的距離二、物體的內(nèi)能 定義：物體中所有分子的

與

的總和．

決定因素

(1)分子的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能由

決定，分子總動(dòng)能還與分子總數(shù)即

有關(guān)．

(2)分子的勢(shì)能與物體的

有關(guān)．

(3)物體的內(nèi)能由

、

、

共同決定．熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能分子勢(shì)能溫度物質(zhì)的量體積物質(zhì)的量溫度體積溫馨提示

(1)跟重力勢(shì)能、電勢(shì)能一樣，當(dāng)距離變化時(shí)，若它們的作用力做正功．勢(shì)能都會(huì)減小，反之，作用力做負(fù)功；勢(shì)能都要增大．

(2)分子間的距離變化，客觀上表現(xiàn)為物體的體積變化，故微觀上分子勢(shì)能的變化對(duì)應(yīng)于客觀的物體體積變化，一般說來，物體體積變化了，其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也變化了．

一、溫度的微觀解釋

單個(gè)分子的動(dòng)能

(1)物體由大量分子組成，每個(gè)分子都做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，都有動(dòng)能且時(shí)刻發(fā)生變化．

(2)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，研究個(gè)別分子動(dòng)能，沒有實(shí)際意義．

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)的客觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大、有的分子動(dòng)能甚至還減小，個(gè)別分子的動(dòng)能大小與溫度沒有關(guān)系，但總體上所有分子動(dòng)能的總和隨溫度的升高而增加．

(2)分子的平均動(dòng)能只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(guān)，只要溫度相同，任何分子的平均動(dòng)能都相等，由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不同．特別提醒(1)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度只與分子的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，與分子的平均速率無關(guān)．(2)溫度高的物體，分子平均動(dòng)能一定大，而平均速率不一定大．二、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系

由于分子與分子之間的相互作用(分子力)并且由其相對(duì)位置決定的能，叫分子勢(shì)能．分子勢(shì)能與分子間的距離有關(guān)，宏觀上與物體的體積有關(guān)．

(1)當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大．

(2)當(dāng)分子間的距離r<r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大．(3)如果取兩個(gè)分子間相距無限遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能為零，分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系如圖7-5-1所示，從圖線可以看出，當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小．(4)分子勢(shì)能的類比——彈簧模型分子勢(shì)能隨分子間距離的變化類似于彈簧的彈性勢(shì)能隨彈簧長(zhǎng)度的變化規(guī)律，彈簧在原長(zhǎng)的基礎(chǔ)上無論拉伸，還是壓縮，勢(shì)能都會(huì)增加．圖7-5-1三、對(duì)物體內(nèi)能的理解

內(nèi)能概念及決定因素

(1)物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和．

(2)任何物體都具有內(nèi)能，因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)且相互作用著的分子所組成的．

(3)決定物體內(nèi)能的因素：從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素決定．從微觀上看：物體內(nèi)能的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)能和分子間的距離三個(gè)因素決定．

內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目?jī)?nèi)能機(jī)械能對(duì)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(shì)能物體動(dòng)能、重力(或彈性勢(shì)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(duì)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(duì)于零勢(shì)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)分子勢(shì)能同重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能一樣，都是與某種力對(duì)應(yīng)又由相對(duì)位置決定的能量，且該種力做功等于對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化．(2)物體的內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系：內(nèi)能屬于微觀量、機(jī)械能屬于宏觀量，它們的大小無必然的聯(lián)系，在一定條件下，內(nèi)能、機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化．【例1】

下列關(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)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，則物體的溫度越高分子動(dòng)能與溫度的關(guān)系

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)．從微觀上講，分子運(yùn)動(dòng)快慢是有差別的，各個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快慢無法跟蹤測(cè)量，而溫度的概念是建立在統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上的，在一定溫度下，分子速率大小按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，平均動(dòng)能增大，但并不是所有分子的動(dòng)能都增大．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)，所以物體的溫度不一定高．答案C借題發(fā)揮(1)雖然溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但是零度(0℃)時(shí)物體中分子的平均動(dòng)能卻不為零．(2)物體內(nèi)分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速度和物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度是完全不同的兩個(gè)概念．【變式1】

當(dāng)物體的溫度升高時(shí)，下列說法中正確的是

(

)．

A．每個(gè)分子的溫度都升高

B．每個(gè)分子的熱運(yùn)動(dòng)都加劇

C．每個(gè)分子的動(dòng)能都增大

D．物體分子的平均動(dòng)能增大 解析溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)單個(gè)分子無意義．物體溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)劇烈，分子平均動(dòng)能增大，但不否認(rèn)某些分子動(dòng)能減小，故正確答案選D.

答案D【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

C．分子勢(shì)能先增大后減小 D．分子勢(shì)能先減小后增大分子勢(shì)能與分子力做功

解析從分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系知道，當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間距離大于10r0時(shí)，分子間的作用力十分小，可以忽略．所以，當(dāng)乙從較遠(yuǎn)處向甲靠近的過程中，分子力先是對(duì)乙做正功，而由分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系知道，分子力做正功，分子勢(shì)能減小；后是分子力對(duì)乙做負(fù)功或者乙克服分子力做功，而由做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系知道，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，因此在乙逐漸向甲靠近的過程中，分子勢(shì)能是先減小后增大．答案D借題發(fā)揮(1)分子勢(shì)能的變化情況只與分子力做功相聯(lián)系．分子力做正功，分子勢(shì)能減??；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．分子力做功的值等于分子勢(shì)能的變化量．(2)討論分子勢(shì)能變化時(shí)，絕不能簡(jiǎn)單地由物體體積的增大、減小就得出結(jié)論．導(dǎo)致分子勢(shì)能變化的原因是分子力做功情況．【變式2】(2013·瓊海高二檢測(cè))如圖7-5-2所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示．F＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則(

)．圖7-5-2A．乙分子由a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)B．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)c時(shí)速度最大C．乙分子由a到c的過程，動(dòng)能先增大后減小D．乙分子由b到d的過程，兩分子間的分子勢(shì)能一直增加解析乙分子由a運(yùn)動(dòng)到c的過程，一直受到甲分子的引力作用而做加速運(yùn)動(dòng)，到c時(shí)速度達(dá)到最大，而后受到甲分子的斥力做減速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤、B正確；乙分子由a到c的過程所受引力做正功，分子勢(shì)能一直減小，分子的動(dòng)能一直增大，C錯(cuò)誤；乙分子由b到d的過程中，先是引力做正功，分子勢(shì)能減小，后來克服斥力做功，分子勢(shì)能增加，D錯(cuò)誤．答案B【例3】

關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是(

)．

A．水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大

B．物體所處的位置越高，分子勢(shì)能就越大，內(nèi)能越大

C．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成的0℃的冰，內(nèi)能一定減少

D．相同質(zhì)量的兩個(gè)同種物體，運(yùn)動(dòng)物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能及變化

解析因內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，說單個(gè)分子的內(nèi)能沒有意義，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同性質(zhì)的能，它們之間無直接聯(lián)系，內(nèi)能與“位置”高低、“運(yùn)動(dòng)”還是“靜止”沒有關(guān)系，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成0℃的冰，放出熱量，使得內(nèi)能減?。鸢窩借題發(fā)揮分析物體內(nèi)能變化的基本方法有兩種：(1)根據(jù)內(nèi)能的定義來分析，抓住三個(gè)方面：一看物質(zhì)的量，二看溫度，三看體積．(2)從能量的觀點(diǎn)分析，特別是遇到物態(tài)變化時(shí)，用第二種方法更優(yōu)越．【變式3】

下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法中，正確的有(

)．

A．0℃的水比0℃的冰的內(nèi)能大

B．物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，則內(nèi)能