高中物理 第1章 第5节 物体的内能课件 粤教版选修3-3.ppt

第五节物体的内能 考点一分子动能 栏目链接 1 分子处于永不停息的无规则运动中 因而具有动能 为什么研究分子动能的时候主要关心平均动能 提示 分子动能是指单个分子热运动的动能 但分子是无规则运动的 因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能也不尽相同 所以研究单个分子的动能没有意义 我们主要关心的是大量分子的平均动能 栏目链接 2 物体温度升高时 物体内每个分子的动能都增大吗 提示 温度是大量分子无规则热运动的集体表现 含有统计的意义 对于个别分子 温度是没有意义的 所以物体温度升高时 个别分子的动能可能减小 栏目链接 1 分子的动能 1 定义 分子由于热运动而具有的动能 2 分子的动能与温度的关系 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 栏目链接 分子的平均动能 温度是分子平均动能的标志 这是温度的微观意义 在相同温度下 各种物质分子的平均动能都相同 由于不同物质分子的质量不一定相同 因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同 栏目链接 注意 1 热现象研究的是大量分子运动的宏观表现 有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能 2 物体的温度升高 分子的热运动加剧 分子的平均动能增大 并不是每个分子的动能都增大 温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应 栏目链接 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 物体温度升高时速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多D 物体的运动速度越大 则物体的温度越高 栏目链接 解析 某种气体温度是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 从微观上讲 分子运动快慢是有差别的 各个分子运动的快慢无法跟踪测量 而温度的概念是建立在统计规律的基础上的 在一定温度下 分子速率大小按一定的统计规律分布 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 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 所以物体的温度不一定高 答案 C 方法总结 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 课堂训练1 当物体的温度升高时 下列说法中正确的是 D A 每个分子的温度都升高B 每个分子的热运动都加剧C 每个分子的动能都增大D 物体分子的平均动能增大 解析 温度是分子平均动能的标志 对单个分子无意义 物体温度升高 分子运动剧烈 分子平均动能增大 但不否认某些分子动能减小 故正确答案选D 考点二分子势能 栏目链接 1 分子间存在相互作用力 分子运动时 分子力要做功 而功是能量转化的量度 那么分子力做功对应什么能量变化呢 提示 分子力做功对应分子势能的变化 2 当r r0时分子势能最小 此时的分子势能是0吗 提示 不是 分子势能为零和分子势能最小的含义不同 分子势能是否为零与选取的零势能点有关 分子势能最小的位置在r r0处 栏目链接 1 分子势能 1 定义 分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能 2 分子势能与分子间距离的关系 分子势能的大小与分子间的距离有关 宏观上与物体的体积有关 分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为引力 分子间的距离增大时 分子力做负功 因此分子势能随分子间的距离增大而增大 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 分子力做负功 因此分子势能随分子间的距离减小而增大 如果取两个分子间相距无限远时 此时分子间作用力可忽略不计 的分子势能为零 分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图所示的曲线表示 从图线上看出 当r r0时 分子势能最小 注意 分子势能同重力势能 弹性势能 电势能一样 都是与某种力对应又由相对应位置决定的能量 且该种力做功等于对应势能的变化 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 解析 从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道 当分子间距离大于r0时 分子间表现为引力 当分子间距离小于r0时 分子间表现为斥力 当分子间距离大于10r0时 分子间的作用力十分小 可以忽略 所以 当乙从较远处向甲靠近的过程中 分子力先是对乙做正功 而由分子力做功与分子势能变化的关系知道 分子力做正功 分子势能减小 后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功 而由做功与分子势能变化的关系知道 分子力做负功 分子势能增加 因此在乙逐渐向甲靠近的过程中 分子势能是先减小后增大 答案 D 方法总结 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 课堂训练2 关于分子势能 下列说法中正确的是 设两分子相距无穷远时分子势能为零 C A 体积增大 分子势能增大 体积缩小 分子势能减小B 当分子间距离r r0时 分子间合力为零 所以分子势能为零C 当分子间作用力为引力时 体积越大 分子势能越大D 当分子间作用力为斥力时 体积越大 分子势能越大 解析 设想两个分子相距无穷远 r 10 9m 时分子间势能为零 当两个分子越来越近时 分子间引力做正功 分子势能减小 当r r0时 分子势能减小到最小为负值 故B错误 分子力为引力时 体积越大 分子间距越大 分子间引力做负功 分子势能增大 故C正确 分子力为斥力时 体积越大 分子间距越大 分子间斥力做正功 分子势能减小 故A D错误 考点三物体的内能 栏目链接 物体做高速运动时 其分子的平均动能会增大吗 提示 分子做热运动的平均动能与宏观物体运动的速度大小无关 1 定义物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 2 内能的决定因素 1 任何物体都具有内能 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 2 决定物体内能的因素 从宏观上看 物体内能的大小由物体的摩尔数 温度和体积三个因素决定 从微观上看 物体内能的大小由组成物体的分子总数 分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定 3 理想气体及其内能 1 理想气体微观模型 把一般情况下的气体分子看作是没有相互作用的质点 2 理想气体的内能 忽略气体分子的相互作用力和分子势能 从宏观上看 理想气体的内能由气体的摩尔数 温度二个因素决定 从微观上看 由组成气体的分子总数和分子热运动的平均动能决定 4 内能与机械能的区别和联系 注意 1 研究物体的内能变化时 要从分子动能和分子势能两个方面全面考虑 理想气体除外 物体温度升高时 内能不一定增加 温度不变 内能可能改变 温度降低 内能可能增加 2 研究热现象时 一般不考虑机械能 在机械运动中有摩擦时 有可能发生机械能转化为内能 例3关于物体的内能 下列说法中正确的是 A 水分子的内能比冰分子的内能大B 物体所处的位置越高 分子势能就越大 内能越大C 一定质量的0 的水结成的0 的冰 内能一定减少D 相同质量的两个同种物体 运动物体的内能一定大于静止物体的内能 解析 因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和 说单个分子的内能没有意义 故选项A错误 内能与机械能是两种不同性质的能 它们之间无直接联系 内能与 位置 高低 运动 还是 静止 没有关系 故选项B D错误 一定质量的0 的水结成0 的冰 放出热量 使得内能减小 答案 C 方法总结 分析物体内能变化的基本方法有两种 1 根据内能的定义来分析 抓住三个方面 一看物质的量 二看温度 三看体积 2 从能量的观点分析 特别是遇到物态变化时 用第二种方法更优越 课堂训练3 下列关于物体内能的说法中 正确的有 D A 0 的水比0 的冰的内能大B 物体运动的速度越大 则内能越大C 水分子的速率一定比冰分子的速率大D 100g0 的冰比100g0 的水的内能小 解析 内能与分子个数有关 因不知道0 的水与0 的冰哪一个质量大 所以无法比较其内能 A错 物体整体运动的动能属于机械能 与内能无关 B错 水的温度比冰的温度高时 只是水分子的平均速率大 而不是每一个水分子的速率都大于各个冰的分子的速率 C错 冰熔化成水要吸收热量 内能增加 所以D正确