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,第一章 分子动理论 第五节 物体的内能,高中物理选修3-3粤教版,目标定位 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法 2.知道什么是分子势能，分子势能随分子距离变化的关系理解分子势能与物体的体积有关 3.知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关 4.知道理想气体微观模型，知道理想气体的内能只跟温度有关，跟体积无关,一、分子的动能及温度 1分子的动能由于分子永不停息地做 而具有的能 2分子的平均动能：所有分子的热运动动能的 3温度的微观意义：温度是分子热运动的 的标志,预习导学,无规则运动,平均值,平均动能,二、分子势能 1定义：分子间存在 作用力，分子间具有的由它们 的 决定的势能 2分子势能的决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 有关 (2)微观上：分子势能与分子之间的 有关,预习导学,相对位置,体积,距离,相互,三、物体的内能 1定义：物体中所有分子的热运动动能与 的总和 2决定因素：物体所含的分子总数由 决定，分子的 热运动平均动能由 决定，分子势能与物体的 有 关，故物体的内能由 、 、 共同决定，同 时受物态变化的影响 3理想气体微观模型：在一般情况下，我们可以把气体分子简 化地看作 的质点 4理想气体的内能只跟 有关，温度越高，理想气体的内 能 ,预习导学,分子势能,物质的量,温度,体积,物质的量,温度,体积,没有相互作用,温度,越大,想一想 在高空中高速飞行的飞机中的物体，内能一定大吗？ 答案 不一定内能包括分子动能和分子势能，分子动能决定于温度，分子势能决定于体积，物体的内能与机械能是完全不同的概念物体速度大，高度大，只是机械能大，内能不一定大物体的内能跟物体的机械运动状态无关.,预习导学,一、对分子动能的理解 1单个分子的动能 由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义,课堂讲义,课堂讲义,2分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加 (2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同,课堂讲义,3温度的意义 (1)宏观：描述物体的冷热程度 (2)微观：分子平均动能的标志,课堂讲义,例1 下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是 ( ) A某物体的温度是0 ，说明物体中分子的平均动能为零 B物体温度升高时，每个分子的动能都增大 C物体温度升高时分子平均动能增加 D物体的运动速度越大，则物体的温度越高 答案 C,课堂讲义,解析 某物体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，A错误；当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，B错，C对；物体的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高，D错 借题发挥 (1)虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 )时物体中分子的平均动能却不为零 (2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念,课堂讲义,针对训练1 (双选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是 ( ) A两种气体分子的平均动能相等 B氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C两种气体分子热运动的总动能相等 D两种气体分子热运动的平均速率相等 答案 AB,课堂讲义,解析 因温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确；因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且mH2mO2，平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故选项D错，选项B正确；虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体摩尔质量不同，所以分子数目也就不相等，因此选项C错,课堂讲义,二、对分子势能的深化理解 1分子势能 由分子间的相对位置决定的能叫分子势能,课堂讲义,2分子势能的变化与分子间距离的关系 分子势能是由分子间的相对位置决定的当分子间的距离发生变化时，分子力要做功当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大由分子间的作用力F与分子间的距离r之间的关系(如图151所示)可知(取r时分子势能为零)：,图151,课堂讲义,(1)当rr0(r0表示两分子间的平衡距离，下同)时，分子间的作用力小到可忽略不计，可以认为分子间没有相互作用力，这时的分子势能为零(没有分子势能) (2)当rr0时，分子力表现为引力当r增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大 (3)当rr0时，分子力表现为斥力当r减小时，分子力做负功，分子势能增大，因此分子势能随分子间距离的减小而增大,课堂讲义,(4)当rr0时，分子力表现为零当r增大时，分子力做负功，分子势能增大；当r减小时，分子力做负功，分子势能增大，因此rr0时分子势能最小 分子势能与分子间的距离r的关系如图152所示 图152,课堂讲义,例2 甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是( ) A分子势能不断增大 B分子势能不断减小 C分子势能先增大后减小 D分子势能先减小后增大 答案 D 解析 rr0时，靠近时引力做正功EP减小；rr0靠近时斥力做负功，EP增加,课堂讲义,借题发挥 (1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加分子力做功的值等于分子势能的变化量 (2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论导致分子势能变化的原因是分子力做功情况,课堂讲义,针对训练2 如图153所示，甲分子固定在坐标原点O处，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F0为斥力，F0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153,课堂讲义,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c的过程，动能先增大后减小 D乙分子由b到d的过程，两分子间的分子势能一直增加 答案 B,课堂讲义,解析 乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受到甲分子的斥力做减速运动，A错误、B正确；乙分子由a到c的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，分子的动能一直增大，C错误；乙分子由b到d的过程中，先是引力做正功，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，D错误,课堂讲义,三、对内能的理解 1因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的 分子所组成的，所以任何物体都具有内能,课堂讲义,2物体的内能与机械能的区别和联系 (1)物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能内能和机械能是两种不同形式的能量 (2)内能是物体内所有分子热运动的动能和分子间的相对位置决定的势能的总和，而不是分子定向移动的动能，它与物体的温度、体积等因素有关；而机械能是物体的动能及重力势能和弹性势能的总和，它是对宏观物体来说的 (3)物体具有内能的同时又可以具有机械能当物体的机械能增加时，内能不一定增加，但机械能与内能之间可以相互转化,课堂讲义,例3 (2014北京卷)下列说法中正确的是 ( ) A物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C物体温度降低，其内能一定增大 D物体温度不变，其内能一定不变 答案 B,课堂讲义,例4 下列说法中正确的是 ( ) A铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 CA、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 DA、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 答案 D,课堂讲义,
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