高中物理1.6《物体的内能》课件（沪科选修3—2）

欢迎进入物理课堂 1 6物体的内能 课标定位学习目标 1 通过实例明确分子间存在作用力 2 理解分子间作用力随分子间距离变化的规律 3 掌握分子势能 物体内能的决定因素 重点难点 分子间相互作用力的特点 分子力与分子间距的关系 物体的内能 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 1 6物体的内能 课前自主学案 一 分子力1 分子间虽然有空隙 大量分子却能聚集在一起形成固体或液体 说明分子之间存在着 分子间有空隙 但用力压缩物体 物体内会产生反抗压缩的弹力 这说明分子之间还存在着 2 分子间的引力和斥力是 存在的 实际表现出来的分子力是引力和斥力的 引力 斥力 同时 合力 二 分子势能分子间由分子力和分子间的 位置决定的势能 叫分子势能 1 r r0时 分子间的作用力表现为 力 要增大分子间的距离 分子力做 功 因此分子势能随分子间距离的增大而 2 r r0时 分子间的作用力表现为 力 要减小分子间的距离 分子力做 功 因此分子势能随分子间距离的减小而 3 分子势能跟物体的 有关系 相对 引 负 增大 斥 负 增大 体积 三 物体的内能1 物体中所有分子热运动的 和分子 的总和 叫做物体的 能 任何物体都具有内能 2 由于分子热运动的平均动能与 有关 分子势能与物体的 有关 所以物体的内能跟物体的 和 都有关系 动能 势能 内 体积 温度 体积 温度 核心要点突破 一 分子力的特点和规律1 分子力的特点 1 分子间总是同时存在引力和斥力 实际表现出来的是它们的合力 2 分子间作用力随分子间距离变化而变化 引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 但斥力的变化比引力的变化要快 3 分子力是短程力 分子间的距离超过分子直径的10倍 即1nm的数量级时 可以认为分子间作用力为零 所以气体分子间作用力可忽略不计 2 分子力的规律 1 分子力规律的图像表示分子间的相互作用力与分子间距离的关系图像如图1 6 1所示 图1 6 1 图中虚线表示引力和斥力的变化情况 从图中可以看出 引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小 斥力曲线陡些 表示斥力变化快 实线表示引力和斥力的合力 即表现出来的分子力的变化情况 当r r0时 F引 F斥 F 0 当r r0时 F引和F斥都随分子间距离的减小而增大 但F斥增大得更快 分子力表现为斥力 当r r0时 F引和F斥都随分子间距离的增大而减小 但F斥减小得更快 分子力表现为引力 当r 10r0 10 9m 时 F引和F斥都十分微弱 可认为分子间无相互作用力 F 0 2 分子力规律的模型 类比 法表示分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力 小球代表分子 弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力 如下表所示 当弹簧处于原长时 r r0 象征着分子力的合力为零 当弹簧处于压缩状态时 r r0 象征着分子力的合力为斥力 当弹簧处于拉伸状态时 r r0 象征着分子力的合力表现为引力 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于分子间的相互作用力 下列叙述正确的是 A 当分子间的距离小于r0时 分子间只存在着斥力 不存在引力B 当分子间的距离大于r0时 分子间只存在着引力 不存在斥力 C 当分子间的距离等于r0时 分子间既不存在引力 也不存在斥力D 实际表现出来的分子间的作用力 是指分子间的引力和斥力的合力解析 选D 分子间的相互作用力引力和斥力是同时存在的 只不过有时引力大于斥力 合力表现为引力 有时斥力大于引力 合力表现为斥力 故选项D正确 二 分子势能与分子间距离的关系1 分子势能的变化与分子力做功有关 可用分子力做功来量度 如图1 6 2 图1 6 2 以r 处为零势能处 1 当r r0时 分子力为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 但不一定为零 2 几点注意 1 势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律 不论是重力势能 弹性势能 分子势能 还是电势能 当它们之间的距离发生变化时 它们之间的相互作用力如果是做正功 势能都要减小 如果是做负功 势能都要增大 2 由于物体分子距离变化的宏观表现为物体的体积变化 所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化 例如 同样是物体体积增大 有时体现为分子势能增大 在r r0范围内 有时体现为分子势能减小 在r r0范围内 一般我们说 物体体积变化了 其对应的分子势能也变化了 3 分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图1 6 3所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系 下列判断中正确的是 图1 6 3 A 当r r0时 r越小 则分子势能Ep越大B 当r r0时 r越小 则分子势能Ep越大C 当r r0时 分子势能Ep最小D 当r 时 分子势能Ep最小解析 选AC 当r r0时 分子力表现为斥力 r减小时分子力做负功 分子势能增大 当r r0时 分子力表现为引力 r减小时分子力做正功 分子势能减小 当r r0时 分子力由引力减小为零 分子势能也减小到最小 当r 时 引力做负功 分子势能增大到最大值 且为零 故本题应选A C 三 内能和机械能的比较 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 关于物体的内能 下列说法正确的是 A 机械能为零的物体 内能也为零B 一架飞机以某一速度在空中飞行 由于组成飞机的所有分子都具有这一速度 所以分子具有动能 又由于分子都在高处 所以具有势能 上述分子的动能和势能的总和就是物体的内能 C 一物体加速运动 则物体的内能增加D 一物体减速运动 但温度 体积不变 则物体的内能不变解析 选D 内能和机械能是两种不同形式的能 没有直接关系 内能是微观分子的动能和势能的总和 机械能是宏观物体的能量 故选项A B C错误 D正确 如图1 6 4所示 甲分子固定在坐标原点O 乙分子位于x轴上 甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 F 0为斥力 F 0为引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放 则 图1 6 4 课堂互动讲练 A 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动B 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大C 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子力一直做正功D 乙分子由b到c的过程中 两分子间的分子力一直做负功 精讲精析 乙分子从a到b 再到c的过程 分子之间均表现为引力 显然乙分子始终做加速运动 且到达c点时速度最大 故A错 B正确 乙分子从a到b的过程 分子的引力一直做正功 故C正确 乙分子由b到c过程 分子力仍然做正功 故D项错 答案 BC 方法总结 解决这类问题 首先要明确图线中的哪一点对应是平衡位置的距离 其次分析哪一过程表现为引力 哪一过程表现为斥力 最后判断分子的运动性质及做功情况 下列说法正确的是 A 分子的动能与分子势能的和叫做这个分子的内能B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定C 物体的速度增大时 物体的内能增大D 物体的动能减小时 物体的温度可能增加 思路点拨 解决此题要抓住以下三点 1 单个分子无内能可言 2 内能与宏观的机械能无关 3 温度与宏观运动的动能无关 自主解答 内能是指物体的 单个分子无内能可言 选项A是错误的 物体的分子势能由分子间距离决定 宏观上反映为由物体的体积决定 所以选项B也是错误的 物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关 故选项C也是错误的 物体的温度由分子的平均动能决定 与物体宏观运动的动能无关 因此选项D是正确的 答案 D 变式训练关于物体内能的下列说法中正确的是 A 每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能B 物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能C 一个物体当它的机械能发生变化时 其内能也一定发生变化D 一个物体内能的多少 与它的机械能多少无关 解析 选BD 物体内所有分子的动能与势能总和叫物体的内能 物体的内能对单个分子而言无意义 物体的内能与其所含分子的动能与势能有关 与物体的动能和势能即机械能无关 故选项BD正确 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全