2019-2020学年高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能课件 新人教版选修3-3

第七章分子动理论第5节内能第七章分子动理论1.知道分子平均动能的涵义及与温度的关系．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1．(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)温度升高时，物体内分子的平均动能增大．()(4)温度升高时，物体内每个分子的动能都增大．()×√××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______．相互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2．(1)两分子间距为r0时分子势能最小．()(2)分子势能随着分子间距的增大而增大．()(3)分子势能随着分子间距的增大而减小．()(4)分子势能可以为正值、负值、零值．()×√×√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3．(1)物体的温度越高，内能越大．()(2)机械能越大的物体内能越大．()(3)物体的内能永远不等于零．()×√×对分子动能的理解1．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．2．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．3．物体内分子的总动能：分子的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即`它与物体的温度和所含的分子数目有关．(多选)质量相等的氢气和氧气在温度相同时，下列说法中正确的是()A．两种气体的分子平均动能相等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．氢气分子热运动的总动能大[解析]因为温度是分子平均动能的标志，所以选项A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，故选项B正确；虽然两种气体分子平均动能相等，两种气体质量相等，但由于氢气摩尔质量小，氢气分子数多，由Ek总＝NEk知，氢气分子总动能大，故C错误，D正确．[答案]ABD(1)分子动能与物体的机械运动无关；(2)分子平均动能的大小可根据温度高低判定，与分子种类无关．1.关于分子动能，正确的说法是()A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零B．物体温度升高时，所有分子的动能都增大C．同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D．物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大解析：选C．某种物体的温度是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，说明分子运动激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速率越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子热运动越激烈，则物体的分子动能不一定越大，所以选C项．对分子势能的理解1．特点：由分子间相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．2．分子势能与分子力做功的关系分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增大．取分子间距离无限远时分子势能为零值，一般认为两分子间距离r＞10r0时，分子势能视为零．3．分子势能与分子间距离的关系(1)当10r0＞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，因而分子势能随分子间距离的增大而增加．(2)当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，因而分子势能随分子间距离的减小而增加．(3)当r＝r0时，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，平衡位置处是分子势能最低的点．(4)当r≥10r0(r数量级为10－9m)时，分子间的作用力可以忽略．如果选取此时的分子势能为零，那么分子势能与分子间距离的关系如图所示．4．影响分子势能的因素(1)宏观上：分子势能的大小与体积有关(但是不能说体积越大分子势能越大)．(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关．命题视角1分子势能与分子距离的关系(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示．图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()A．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0B．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态D．乙分子的运动范围为x≥x1[解析]两分子所具有的总能量为0，乙分子在P点时，分子势能为－E0，故分子动能为E0，故A正确；乙分子在P点时，分子力为零，故加速度为零最小，故B错误；乙分子在Q点时分子势能为零，但此时受分子力不为零，故不是平衡状态，故C错误；当乙分子运动至Q点(x＝x1)时，其分子势能为零，故其分子动能也为零，分子间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为x≥x1，故D正确．[答案]AD命题视角2分子力做功与分子势能变化的关系(多选)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[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．[答案]BC2.(多选)物体体积变化时，分子间距离会随之变化，分子势能也会发生变化．图为分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是()A．当r＝r2时，分子势能最小B．当r＝r1时，分子引力与斥力大小相等C．当rr2时，分子间作用力的合力表现为斥力D．在r由r1变到r2的过程中，分子间作用力的合力做正功E．在r由r1逐渐减小的过程中，分子间作用力的合力做正功解析：选ACD.由图象可知分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子引力与斥力大小相等，选项A正确，B错误；当rr2时，分子间距离减小，分子间的作用力表现为斥力，选项C正确；r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力，距离增大的过程中分子力做正功，选项D正确；在r由r1逐渐减小的过程中，分子间作用力为斥力，故分子力的合力做负功，选项E错误．对物体内能的理解1．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物质的量、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．2．物态变化对内能的影响：一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变．此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化．3．内能与热量的区别：内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量．如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能．因此，我们不能说物体在某温度时具有多少热量．4．内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子的热运动宏观物体的机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能和弹性势能能量存在的原因由物体内大量分子的热运动和分子间相互位置决定由于物体做机械运动、被举高或发生形变项目内能机械能影响因素物质的量、物体的温度和体积物体的质量、机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变程度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关于物体的内能，以下说法正确的是()A．不同物体，温度相等，内能也相等B．所有分子的分子势能增大，物体的内能也增大C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等[解析]物体的内能与物体的种类、状态、温度及体积等都有关系，故不同物体，温度相等，内能也不一定相等；即使两物体的质量、温度、体积均相等，两物体的内能也不一定相等，选项A、D错误；分子内能包括分子动能和分子势能，故所有分子的分子势能增大，物体的内能也不一定增大，选项B错误；一定质量的某种物质，即使温度不变，分子势能可能变化，故内能也可能发生变化，选项C正确．[答案]C3.下列说法中正确的是()A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大B．物体的机械能为零时内能也为零C．物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小D．气体体积增大时气体分子势能一定增大解析：选D.物体自由下落时速度增大，动能增加，但内能是分子热运动平均动能和分子势能之和，与宏观速度无关，故A错误；机械能包括动能和势能，内能包括分子热运动动能和分子势能，故物体机械能与内能无关，故B错误；物体的体积减小温度不变；温度不变说明分子热运动平均动能不变；体积减小，分子平均间距减小；分子间距减小，分子势能不一定减小；故物体的内能不一定减小；如0摄氏度的冰化为0摄氏度的水，内能增加，故C错误；气体分子间距很大，分子力几乎为零，但一定表现为引力；故气体体积增大时气体分子势能一定增加，故D正确.按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束