初三物理第二讲分子运动论内能.doc

初三物理 第二讲分子运动论 内能一网上课堂 （一）本讲主要内容1 分子运动论的基本内容.2 用分子运动论解释扩散等简单的物理现象.3 大量分子热运动的速度、温度、内能三者间的关系.4 改变内能的两种方法.5 能量守恒定律，并用它解释简单的物理现象. （二）学习指导1 本讲知识结构：2知识要点分析:（1） 分子运动论是热学的基本理论，它的三个要点是： 物质是由分子构成的.分子很小，若把分子看成球形，其直径d分子10-10m. 一切物体的分子都在不停地做无规则运动.扩散现象向我们充分地证实了这一点，同时扩散现象还说明了分子之间有间隙，分子运动的快慢与物体的冷热程度温度有关.大量分子的运动也叫做热运动. 分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.分子间有个平衡距离，分子力的大小随着分子间距离的变化而改变：分子距离引力斥力变化引力斥力大小合力性质r=r0f引=f斥0F分=0平衡力rr0r f引,f斥f引r0r f引,f斥f引f斥F分=f引-f斥引力r10r0f引=f斥=0F分=0无力（2） 固体、液体、气体的分子结构： 状态性质固体液体气体晶体非晶体分子排列规则不规则堆积无规则无规则分子距离最 小较 小最 大分子力最 大较 大无分子运动在平衡位置附近无规则振动可在平衡位置附近振动也可能在其他分子间移动匀速直线运动，只有碰撞时改变速度大小和方向，整体仍无规则宏观现象保持一定的体积和形状有流动性，没有一定形状，有一定体积有流动性，易压缩，没有一定的体积和形状（3） 内能的大小： 内 能 = 所有分子（动能 + 分子势能） 微观量分子数分子速度分子力、分子距离宏观量质量m温度t物质状态 当物体的质量、温度都不变时，它处于气态时内能最大，液态较小，固态最小.一切物体都具有内能.即便是温度降到绝对零度，分子动能为零，但分子力仍存在，分子势能不为零，物体仍然有内能.注：内能针对的是物体，而不是个别分子.（4） 内能和机械能的区别： 种类项目内能机械能定义物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和动能和势能统称为机械能决定因素大量分子的热运动和分子间的相互作用所决定的能量整个物体由机械运动的情况所决定的能量能量大小与物体的质量、体积、温度、状态有关与物体的质量、速度、高度，弹性形变的程度有关说明一切物体都有内能，静止在水平地面上的物体可以认为没有机械能，但它有内能.内能和机械能是根本不同的两种形式的能，它们之间可以相互转化.（5） 改变内能的方法之一：做功 对物体做功，物体的内能会增大.克服摩擦压缩体积一般指 反复锤打 温度明显升高反复扭转巨烈碰撞 物体对外做功，本身的内能会减小.一般指物体体积膨胀做功（多研究气体）（6） 改变内能的方法之二：热传递 条件：物体间存在温度差（或同一物体各部分间存在温度差）. 方向：热总是从高温物体传向低温物体（或由物体的高温部分传向低温部分），直到它们温度相同时为止. 热量：在热传递过程中，传递内能的多少.符号：“Q”.单位：“J”. 内能与热量：热传递时，高温物体放出热量.温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升高，内能增加. 热传递的实质：内能从高温物体传递给低温物体. 两种改变物体内能的方法：做功和热传递在改变物体内能上是等效的.（7） 能量守恒定律： 各种形式的能量在一定条件下可以相互转化或转移.例如：热传递：内能由高温物体转移给低温物体.碰撞：机械能由一个物体转移给另一物体.摩擦：机械能转化为内能.飞机、火箭：内能转化为机械能.水轮机：机械能转化为电能.电动机：内能转化为机械能.电热器：电能转化为内能.电灯：电能转化为光能.太阳灶：太阳能转化为内能.太阳能电池：太阳能转化为化学能，电池使用时：化学能转化为电能.核电站：核能转化为电能.等等. 各种形式的能量在转化和转移过程中，能的总量保持不变. 定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变. 定律的意义： A是自然界中最普遍的定律之一.大到宇宙、天体，小到原子以至更小的粒子运动都遵守这一规律.B反映自然现象的普遍联系.自然科学中包括物理学、化学、生物学、医学、地质学等，不同学科研究不同的自然现象对应着各种形式的能量，而各种形式的能量的相互转化和转移，确立了各学科不是孤立的.C是我们认识自然、利用自然的重要依据.科学家对微观粒子的研究中发现：衰变能量不守恒违背规律，说明有未知事件存在，反复实验、测试，发现新粒子：中微子.当前，人类要控制自然灾害、环境污染，研究的基点就是能量守恒定律. 3例题精讲: 例一固体和液体很难被压缩的原因是：（ ）A 分子间存在着斥力；B 分子间无空隙；C 分子在不停地运动；D 分子间无引力.分析及解：分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，只是在某一时刻，是分子引力占优势，还是分子斥力占优势，要由分子间的距离来确定，D错.酒精与水都是液体，将它们混合后总体积减小的实验表明：分子间存在着间隙，则B错.“分子在不停地运动”这句话本身不错，但它不是固体、液体很难压缩的理由，气体分子无规则运动最激烈，然而气体都很容易压缩，故C也不是应选择的答案.事实上，正是因为分子间存在着斥力，而且随分子间距离的减小而越显示出它的优势.这才使得固体和液体很难被压缩.因此，正确答案是A.例二在“天气真热”、“壶中的水很热”、“向居民区供热”、“摩擦生热”等话中都有一个“热”字，这些“热“字是否具有相同的物理意义？分析及解：生活中的“热”字往往是指物体的冷热程度，即指的是温度，显然天气热、水热都是指温度高.向居民区供“热”显然指的是通过热传递的方式传递内能，所以指的是热量.摩擦生“热”指的是通过克服摩擦做功增加了物体的内能，所以这里的热指的是内能.说明：（1）温度、内能、热量的区别.定义的本质表述方法存在的形式温度表示物体的冷热程度，从分子运动论观点看，温度是物体分子平均动能的标志.温度是多少温度升高多少温度降低多少温度是状态量，是物体内所有分子热运动的集体表现，对个别分子谈温度毫无意义内能物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和具有内能内能增加多少内能减少多少内能是状态量，一切物体都具有内能.热量在热传递过程中传递内能的多少吸收热量多少放出热量多少热量是过程量，只有在热传递过程中才有意义. （2）温度、内能、热量的联系.温度与热量在热传递过程中，高温物体温度降低，放出热量；低温物体温度升高，吸收热量.温度与内能一个物体温度变化是物体内能变化的标志，给定的物体，温度升高，内能一定增加；温度降低，内能一定减少.热量与内能在热传递过程中，用热量来量度物体内能的改变，一个物体吸收多少热量，它的内能就增加多少.例三下列说法正确的是（ ）A 物体吸收热量，温度一定会升高；B 物体温度升高，一定吸收了热量；C 物体温度升高，内能一定会增加；D 物体内能增加，分子运动一定更激烈.分析及解：晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度不变，即“物体”所指的何种固体不清，A错.物体温度升高，即内能增加，而内能增加的途径除了吸热，还有对物体做功.只有限定在“热传递”过程，物体吸热，内能才一定增加，则B错.分子运动越激烈，物体温度越高，但是内能增加，温度却不一定升高，如晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，即分子无规则运动的激烈程度不变，故D是错的.正确答案是C.二网上能力训练 （一）网上能力训练题 A基础性训练题 1体积为1cm3的水中约含有3.361022个水分子，如果把它们平均分给我国所有的人（按12亿人口计算），则每人可分到_个水分子.2不同物质在_时，彼此_的现象叫扩散，这一现象表明_，固、液、气中扩散最慢的是_.3在量筒中注入50mL水后，再注入40mL酒精，当它们充分混合后，总体积将会_90mL，这一现象表明_.4两滴水银相互接近时，能自动结合成一滴较大的水银，这表明水银分子间存在_，水银分子间虽然存在间隙，但又很难压缩，这表明水银_.5物体内部_做无规则运动的_和_的总和叫物体的内能，一个物体温度_，分子_越激烈，所以把_叫做热运动.6火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃，前者是用_的方法使火柴燃烧，后者是用_的方法使火柴燃烧，这两种方法都可以改变物体的_.7用水壶烧水，水烧开后，蒸汽会把壶盖顶起，这时水蒸汽对壶盖_，水蒸汽的一部分_能转化为壶盖的_能.8冬天人们用向手上呵气或两手互相摩擦两种方式取暖，前者是用_使内能_，后者利用_使内能_，这时是_能转化为_能.9如图2-1所示，B是一个用闸门K锁住的活塞，在气缸A中有密封的压缩空气，若气缸与活塞间非常光滑，当拔出K后，活塞将_，A内的压缩空气要对_，气体的内能_，温度计示数_.10关于物体内能，下列说法中正确的是（ ）A 0的物体内能为零；B 一切物体都有内能；C 物体温度降低，内能一定减少；D 运动的物体一定比静止的物体内能多.11能源利用的过程，实质上是（ ）A创造能量；B. 能量使用后消失；C能量守恒；D. 使能量转化或转移. B提高性训练题1 下列各现象中可以说明分子间有斥力的是（ ）A 压缩空气压强增大；B 液体很难压缩；C 破镜不能重圆；D 气体会无限扩散.2 甲分子固定，乙分子由距甲分子5r0运动到0.7r0的过程中，两分子受力是（ ）A 乙分子先受引力后受斥力，甲分子不受力；B 两分子都先受引力后受斥力；C 乙分子运动时受到的分子力中，分子引力变小，分子斥力变大；D 两分子始终受力大小相等，方向相反，因而它们一直处于平衡状态.3两个物体相互接触时，它们之间没有发生热传递，这是因为它们具有相同的（ ）A内能；B. 温度；C. 热量；D. 功.4下列说法中正确的是（ ）A 物体温度升高，它的内能一定增加；B 物体吸收热量，它的温度一定升高；C 物体温度降低，它一定放出了热量；D 物体内能增加，分子运动一定更剧烈.5下列现象中属于内能转化为机械能的是（ ）A古人“钻木取火”；B. 太阳能汽车；C. 空气流动形成风；D. 火箭发射.6 如图2-2所示，瓶内有少量水，瓶口被塞紧，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内立即出现“白雾”，这一现象表明（ ）A 瓶内气体密度变大，形成人眼看得到的白雾；B 瓶内气体推动活塞做功，内能减少；C 瓶内水吸热，蒸发成白雾；D 瓶内水蒸汽温度降低，液化成小水滴.7关于功和能的关系，下列说法中正确的是（ ）A 正在做功的物体一定具有能；B 具有能的物体一定在做功；C 能做功的物体可能具有机械能；D 具有能的物体一定会做功.8 如图2-3所示，A、B是两个完全相同的金属球，A球放在水平支持面上，B球用绳悬挂着，它们温度相同，现将两球加热使它们升高相同的温度，（绳与支持面都不吸收热量），则A、B两球吸收的热量相比（ ）AQAQB；B. QA=QB；C. QAQB. C研究性习题水沸腾前、后壶底均有汽泡生成，它们上升过程中体积有变化吗？沸腾前、后一样吗？为什么？沸腾前、后汽泡上升过程中是吸热还是放热？内能如何变化？ （二）能力训练点拨与解答 A基础性训练 1. 2.81013（12亿=12108）.2. 相互接触，进入对方，分子做永不停息地无规则运动，固体.3. 小于，分子间有间隙.4. 引力，分子间还存在斥力.5. 所有分子，动能，分子势能，越高，无规则运动，大量分子不停的无规则运动.6. 做功，热传递，内能.7. 做功，内，机械能.8. 热传递，转移，做功，增加，机械，内.9. 向右移动，B做功，减小，降低.10. B，C.11. D. B提高性训练题1 B（压缩空气是由于分子碰撞加剧使压强增大，不是分子力所至，A错；破镜对好后，接缝处分子间距远大于10r0，无分子力，不能重圆 ，则C错；气体分子间距大于10r0，无分子力，气体无限扩散是由分子热运动以及分子的惯性所置，故D错）2 B.3 B.4 A（注意物态变化及做功对物体内能的影响）.5 C，D.6 B，D.7 A，C（具有内能的物体可能会放热而不做功）.8 A（A球变热膨胀，重心升高，机械能要增加，即需要一部分内能转化为机械能，要使A，B两球增加的内能相等，A吸收热要多）.C研究性习题水沸腾前壶底生成的汽泡上升过程中，体积变小，最终消失.这是因为壶底温度高，上部的水温低，壶底生成的热汽泡上升过程中要放热，使自身温度降低，不断液化，内能变小，最终消失.沸腾后壶内各部分水温相同，均达到沸点，壶底生成的汽泡上升过程中受到压强变小，体积不断增大，从而汽泡要对外做功，使自身内能减小，温度一旦低于外界的水温沸点，就要由外界吸热，这样汽泡上升过程中，一边对外做功，一边从外界吸热，保证自身温度不变，内能可视为不变.