2017年卓越学案高中同步导学案·物理(人教版选修3-3)课件第七章-分子动理论第五节

第七章分子动理论第五节内能第七章分子动理论学习目标明目标知重点1.知道温度是分子热运动平均动能的标志．2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子距离、分子力做功的关系．知道分子势能跟物体的体积有关．3．知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关．4．能够区别内能和机械能.一、分子动能1．分子动能：分子由于_______而具有的能量叫做分子动能．2．分子平均动能：所有分子热运动具有的动能的_______叫做分子热运动的平均动能．3．平均动能与温度的关系：_______是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越_______．热运动平均值温度大二、分子势能1．分子势能：分子间由分子力和分子间的_________决定的势能，叫分子势能．2．分子势能与分子力做功的关系：分子力做正功分子势能_______，分子力做负功分子势能_______．3．分子势能与分子距离的关系(1)当rr0时，分子间的作用力表现为引力，分子势能随分子间距离的增大而_______，随分子间距离的减小而_______．(2)当rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子势能随分子间距离的增大而_______，随分子间距离的减小而_______．相对位置减小增大增大减小减小增大4．分子势能跟物体体积的关系：物体的体积变化时，分子间的_______将发生变化，因而分子势能随之改变．可见，分子势能与物体的_______有关．分子势能具有相对性，一般取分子距离无限远时的分子势能为零．距离体积三、内能1．定义：物体中所有分子的_____________与_________的总和叫做物体的内能．2．决定内能大小的因素(1)从微观上来看，物体的内能与______________、____________有关，还与分子数多少有关．(2)从宏观上而言，物体的内能与_______、_______有关，还与物质的量有关．热运动动能分子势能分子平均动能分子间的距离温度体积提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×判断正误(1)某物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零．()(2)物体的动能越大，物体内分子的平均动能越大．()(3)温度越高，物体内分子的平均动能越大．()(4)两分子间距为r0时分子势能最小．()(5)分子势能大小随着分子间距的增大而增大．()(6)机械能越大的物体内能越大．()对分子动能和分子势能的理解1．分子动能单个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子的动能大小不同，并且时刻在变化(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能可能增大，也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的(2)虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同2.分子势能分子势能与分子间距离的关系图示rr0分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大rr0分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大分子势能与分子间距离的关系r＝r0分子势能最小．在此位置分子间距离r不论减小或增大，分子势能都增大．所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点r10r0分子势能均视为零(气体分子一般不考虑分子势能)影响因素宏观分子势能跟物体的体积有关，物体的体积变化，物体的内能会变化，但不能说体积变大，内能一定变大，要视具体的物质而定微观分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的考查维度1对分子动能的理解(2016·沈阳高二检测)当氢气和氧气温度相同时，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[思路点拨](1)分子的动能由m和v共同决定．(2)分子的平均动能由温度决定．(3)分子的总动能由分子数目和平均动能共同决定．[答案]AB[解析]因为温度是分子平均动能的标志，所以A项正确．因为氢气和氧气的分子质量不同，平均动能又相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek＝mv22可得，分子质量大的平均速率小，故B项正确，D项错误．虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不确定，即分子数目关系不确定，故C项错误．考查维度2分子势能与分子间距的关系(2016·青岛高二检测)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()[思路点拨](1)r＝r0时分子势能最小．(2)分子势能的正负不表示分子势能的大小．[答案]B[解析]当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错；当分子间的距离大于或小于r0时，分子力做负功，分子势能增加，r＝r0时分子势能最小，B对，C错．考查维度3分子力做功与分子势能变化的关系(2016·杭州二中高二检测)如图所示，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的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()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，两分子间的分子势能一直减小D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大[思路点拨][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甲的斥力做减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后来克服斥力做功，分子势能增加，D错误．故选BC.[答案]BC分子势能图象问题的解题技巧(1)要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图象中拐点意义的不同．分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图象的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0.分子势能图象与r轴交点的距离小于r0，分子力图象与r轴交点的横坐标表示平衡距离r0.(2)要把图象上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题．1．下列关于分子动能的说法，正确的是()A．物体的温度升高，每个分子的动能都增加B．物体的温度升高，分子的总动能增加C．如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为12mv2D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比解析：选BD.温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能有可能减小，A错、B对．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以C错、D对．2．(2016·成都高二检测)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：选D.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．对内能的理解1．内能的决定因素(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响．(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．2．内能与机械能的比较内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见的形式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动、与地球相对位置或物体形变决定内能机械能影响因素物质的量、物体的温度和体积物体做机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)或弹性形变是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化考查维度1比较物体内能的大小(2016·济南外国语学校高二检测)氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是()A．氧气的内能较大B．氢气的内能较大C．两者的内能相等D．氢气分子的平均速率较大[思路点拨]物体的内能由物质的量、温度和体积三个因素决定．[解析]氢气与氧气的温度相同，分子的平均动能相同，由于氧分子质量比氢分子质量大，所以氢分子的平均速率更大．又因为两种气体的总质量相等，氢分子质量比氧分子质量小，所以氢分子数大于氧分子数，氢气的分子动能总和大于氧气的分子动能总和，由于不计分子势能，所以氢气的内能更大．[答案]BD考查维度2内能与机械能的区别关于机械能和内能，下列说法中正确的是()A．机械能大的物体，其内能一定很大B．物体的机械能损失时，内能却可以增加C．物体的内能损失时，机械能必然减小D．物体的内能为零时，机械能不可以为零[思路点拨](1)影响机械能和内能的因素不同．(2)两种形式的能量可以相互转化．[解析]内能和机械能是两种不同形式的能量，两者并不存在必然的联系．只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故A、C错误，B正确；因为物质分子总在不停地做无规则运动，故内能不可能为零，D错误．故选B.[答案]B对内能理解的两点误区1．误认为温度越高，内能越大这是由于没弄清影响内能大小的因素．温度越高，分子平均动能越大，但比较两个物体内能时，还要考虑分子个数和分子势能．在宏观上，物体的内能由温度、体积和物质的量共同决定．2．误认为机械能越大的物体，内能越大产生该错误的原因是没有正确区分机械能和内能．影响机械能和内能的因素不同，机械能变化时，内能不一定变化，反之亦然．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，内能就越大C．一定质量的0℃的水结成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：选C.因内能是指组成物体的所有分子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，内能减少．故选C.4．把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)()A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加B．物体的重力势能减少，分子势能却增加C．物体的机械能保持不变D．物体的内能保持不变解析：选CD.物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有重力做功，机械能不变；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变．因此，选项A、B错误，C、D正确.