2018-2019学年高中物理 第七章 分子动理论 课时5 内能学案 新人教版选修3-3.doc

学案5内能目标定位 1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.一、分子动能问题设计分子处于永不停息的无规则运动中，因而具有动能.(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？(3)物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？答案(1)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都不尽相同，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.(2)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，也可能不变.(3)分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关.要点提炼1.温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志.(2)在微观上：温度是物体分子热运动的平均动能的标志.2.分子动能的理解(1)由于分子热运动的速率大小不一，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子热运动的平均动能.(2)温度是大量分子平均动能的标志，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能取决于物体的温度.(4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关.(填“有”或“无”).二、分子势能问题设计功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？答案分子力做功对应分子势能的变化.要点提炼分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0的关系为：(1)当rr0时，分子力表现为引力，r增大时，分子力做负(填“正”或“负”)功，分子势能增大(填“增大”或“减小”).(2)当rr0时，靠近时引力做正功，Ep减小；rr0时，靠近时斥力做负功，Ep增大.答案D针对训练如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是()图2A.当rr0时，r越小，则分子势能Ep越大C.当rr0时，分子势能Ep最小D.当r时，分子势能Ep最小解析当rr0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rr0时，分子力为零，分子势能最小；当r时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A、C.答案AC三、内能例3下列说法正确的是()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C.A、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D.A、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解析解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子热运动的平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误.两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由m2知，分子的平均速率可能不同，故D项正确.最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C项错误.机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误.故正确答案为D.答案D1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是()A.某物体的温度为0，说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高答案B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；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由Ekmv2.知分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误.2.(分子势能)分子间距增大时，分子势能将()A.增大 B.减小C.不变 D.不能确定答案D解析分子势能的变化与分子力做功紧密联系；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.(1)当rr0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大.(2)当rr0时，分子间的作用力为斥力，将分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小.经以上分析可知本题D选项正确.3.(内能)设rr0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是()A.rr0时，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小B.rr0时，分子动能最大，分子势能最小C.rr0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大D.以上均不对答案ABC解析一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当rr0时，势能最小，动能最大.4.(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是()A.机械能可以为零，但内能永远不为零B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高，物体的内能越大D.0 C的冰的内能与等质量的0 C的水的内能相等答案A解析机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关，B、C、D三项错误，故选A.内能题组一分子动能1.关于温度，下列说法正确的是()A.温度升高，每个分子的动能都增大B.物体运动速度越大，分子总动能越大，因而物体温度也越高C.一个分子运动的速率越大，该分子的温度越高D.温度是大量分子无规则热运动的平均动能的标志答案D解析温度升高，分子的平均动能变大，而不是每个分子的动能都变大，故A错.物体宏观运动的速度对应的是机械能(动能)，与分子无规则热运动的平均动能无关，与物体的温度无关，B错；温度是对大量分子而言的，是统计、平均的概念，对单个分子无意义，C错.2.下列说法中正确的是()A.只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B.分子动能指的是由于分子定向运动具有的能C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率答案A解析温度相同，物体分子的平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能，B错误；物体内能是对大量分子而言的，对于10个分子无意义，故C错误；温度高的物体分子的平均运动速率大(相同物质)，但具体的每一个分子的运动速率是不确定的，可能大于平均运动速率，也可能等于平均运动速率，也可能小于平均运动速率，故D错误.题组二分子势能3.关于分子势能和物体体积的关系，下列说法中正确的是()A.当物体体积增大时，其分子势能必定增大B.当物体体积增大时，其分子势能不一定增大C.当物体体积减小时，其分子势能必定减小D.当物体体积不变时，其分子势能一定不变答案BD解析物体的分子势能与体积不是单值对应的关系，分子势能相同，体积不一定相同，而体积不变，分子势能一定不变.4.下列分子势能一定减小的情况是()A.分子间距离减小时B.分子间表现为斥力且分子间距离增大时C.分子动能增大时D.分子间作用力做负功时答案B解析当分子间距离减小时，分子间的作用力可能做正功，也可能做负功，所以分子势能可能增大也可能减小，A错误；当分子间表现为斥力且分子间距离增大时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，B正确；分子动能与分子势能没有关系，C错误；分子间的作用力做负功时，分子势能增大，D错误.5.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()答案B解析当rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大；当rr0时，分子力为零，此时分子势能最小.故选项B正确.6.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近.在此过程中，下列说法正确的是()A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和分子动能之和不变答案BCE解析两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离rr0时，随着距离r的减小，分子力先增大后减小，分子间距离rmNmH，所以有vHvNvO，又因三种气体的质量相同，氢气的分子总数最多，由气体内能E内Nk可知，氢气内能最大.10.飞机从地面由静止起飞，随后在高空做高速航行.有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他的所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能增大了.”这种说法对吗？为什么？答案见解析解析这种说法不对.因为机械能与内能是两个不同的概念，与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素由物体的质量、速度及相对高度决定，题中乘客的机械能增加了，但是物体的内能是由它的物质的量、温度、体积决定，乘客的体积、物质的量不变，也没有明确温度怎么变化，所以无法判断乘客内能的变化.11.(1)1 kg的40 的水跟1 kg的80 的水哪个内能多？(2)1 kg的40 的水跟2 kg的40 的水哪个内能多？(3)一杯100 的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 的水跟1 kg的100 的水蒸气哪个内能多？答案(1)1 kg的80 的水(2)2 kg的40 的水(3)一池塘常温下的水(4)1 kg的100 的水蒸气解析(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 的水比40 的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 的水的总动能比1 kg的40 的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 的水的内能多.(2)1 kg的40 的水跟2 kg的40 的水比较，2 kg的40 的水内能多，因为后者分子数目多.(3)虽然100 的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 的开水的内能多.(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 的水蒸气分子势能比100 的水大，故1 kg的100 的水蒸气的内能比1 kg的100 的水的内能多.