2019-2020学年高中物理 第1章 分子动理论 第5节 物体的内能课件 粤教版选修3-3

第五节物体的内能1．(2018年北京名校模拟)分子间的距离减小时()A．分子引力减小，分子斥力增大B．分子引力增大，分子斥力减小C．分子间引力和斥力都减小D．分子间引力和斥力都增大【答案】D[当分子间距离小于r0时，分子间同时存在引力和斥力，引力和斥力都随分子间距的减小而增大，分子力合力为斥力；当分子间距离大于r0时，分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大，分子力合力为引力．故A、B、C错误，D正确．]2．(2017年海淀区一模)下列说法中正确的是()A．悬浮在液体中的微粒质量越大，布朗运动越显著B．将红墨水滴入一杯清水中，一会儿整杯清水都变成红色，说明分子间存在斥力C．两个表面平整的铅块紧压后会“粘”在一起，说明分子间存在引力D．用打气筒向篮球内充气时需要用力，说明气体分子间有斥力【答案】C[悬浮在液体中的微粒越小，液体分子碰撞的不平衡性越明显，故布朗运动越显著，故A错误；将红墨水滴入一杯清水中，一会儿整杯水都变成红色，说明分子在永不停息地做无规则运动，故B错误；两个表面平整的铅块紧压后会“粘”在一起，说明分子间存在引力所致，故C正确；用打气筒向篮球充气时需要用力，是由于球内气体压强大于打气筒内气体压强造成的，与分子间的作用力无关，故D错误．故选C．]3．(2017年洛阳二模)由于两个分子间的距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判定在这一过程中()A．分子间的相互作用力一定做了功B．两分子间的相互作用力一定增大C．两分子间的距离一定变大D．两分子间的相互作用力一定是引力【答案】A[分子间分子势能与距离的关系如图所示．分子间距变化分子力一定做功，A正确；若分子间距大于平衡间距，分子间距变小，分子力可能增大，也可能减小，B错误；从图可以看出，分子势能变小，分子间距可能增加，也可能减小，C错误；若分子间距小于平衡间距，分子间距变大，分子力减小，表现为斥力，D错误．故选A．]4．如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面．如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力______的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在________作用．【答案】大引力解析：玻璃板接触水面，水分子与玻璃的分子间存在相互作用力，将玻璃板向上提时，分子间表现为引力，故此时向上的拉力比玻璃板的重力大．一、分子的平均动能1．定义：分子___________________叫做分子动能，________________________叫做分子热运动的平均动能．2．影响因素：________是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能________．3．微观意义：温度是_________平均动能的标志，不反映_________的特性，温度高的物体内部也存在着动能很小的分子；不同种类物质的物体，如果温度相同，分子的___________就相同，但它们的平均速率不同，因为_________不同．热运动的动能所有分子动能的平均值温度越大大量分子单个分子平均动能分子质量二、分子势能1．定义：分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的__________决定的势能．2．决定因素：从微观上看，决定分子势能的因素是____________；从宏观上看，决定分子势能的因素是物体的________．相对位置分子距离体积3．分子势能随分子间距的变化特点当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间距离的增大而________；当r＜r0时，分子势能随r的减小而________；当r＝r0时，分子势能________．4．分子力做功与分子势能变化的关系分子力做正功，分子势能________；分子力做负功，分子势能________．增大增大最小减小增大三、物体的内能1．定义：物体中所有分子做热运动的动能和__________的总和．2．决定因素：物体所含的分子总数由______________决定．分子的热运动平均动能由________决定，分子势能与物体的________有关，故物体的内能由____________、________、________共同决定，同时受物态变化的影响．分子势能物质的量温度体积物质的量温度体积理想气体分子有什么特点？其内能从宏观和微观上由什么来决定？【答案】理想气体分子间不存在相互作用力，没有分子势能，其内能从宏观上由温度决定，从微观上由分子的平均动能决定．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．(2)分子在不停息地做无规则运动，每个分子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结果，个别分子动能没有意义．分子动能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，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，存在个别分子动能反而减小的可能，个别分子或几十个，几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的．(2)理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，也就是说只要是同一温度下，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质分子的质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同．特别提醒：温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，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．例1当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是()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题眼直击：分子平均动能的概念．解题流程：答案：AB1．(多选)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mv2D．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【答案】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却有可能减小，A错误，B正确；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错误，D正确．]1．特点：由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化．2．变化分析依据：由于分子间既存在引力，又存在斥力，分子间距离变化时，既要考虑引力做功，又要考虑斥力做功，为简化起见，用分子间的合力做功分析势能变化，W＞0，势能减少，W＜0，势能增加．分子势能3．变化特点(1)r＞r0时，r增大，分子势能增大，反之，减小．(2)r＜r0时，r增大，分子势能减小，反之，增大．(3)r→∞时，分子势能为零；r＝r0时，分子势能最小．(4)物体体积的变化对应于分子距离的变化，物体体积增大，有时体现为分子势能的增大(r＞r0范围内)，有时体现为分子势能的减小(r＜r0范围内)，关键要看体积变化过程中分子力是做正功，还是负功．4．分子势能“弹簧—小球”模型分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧，弹簧为原长相当于分子间的距离为r0.弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加．特别提醒：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位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化．例2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．F＞0为斥力，F＜0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，B对．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，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错．答案：BC【题后反思】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．2．(多选)(2018年郴州二模)分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，A为曲线与r轴的交点，B为曲线的最低点，下列说法正确的是()A．A点处分子间作用力表现为斥力B．A点处分子的动能最大C．B点处对应的分子间作用力表现为引力D．B点处分子的动能最大E．分子间作用力表现为引力最大时，分子间距大于B点处对应的分子间距【答案】ADE[由图可知，B处分子势能最小，即处于r0位置，A处的分子间的距离小于r0，所以表现为斥力，故A正确；根据能量守恒可知，势能最小处动能最大，即在B点动能最大，故B错误，D正确；B点处分子势能最小，即处于r0位置，此处分子间的引力与斥力的合力为零，故C错误；根据随分子间距离增大，引力减小可知，分子间作用力表现为引力最大时，分子间距大于B点处对应的分子间距，故E正确．故选ADE.]1．内能概念及决定因素(1)物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．(2)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．(3)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．内能2．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热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹性势能能量存在原因由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动和物体被举高或形变特别提醒：(1)热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少．(2)物体温度升高，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．项目内能机械能影响因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、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例3把一个物体竖直下抛，则下列情况中是在下落时发生的有(不考虑空气阻力)()A．物体的动能增大，分子的平均动能也增大B．物体的重力势能减小，分子势能却增大C．物体的机械能保持不变D．物体的内能保持不变题眼直击：物体内能与机械能的区别．解题流程：答案：CD【题后反思】物体的内能和机械能是两种不同形式的能，二者不能混为一谈．内能是由大量分子热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是物体做机械运动或物体形变所决定的能．机械能在一定条件下可以为零，但内能永远不可能为零．例4关于机械能和内能，下列说法正确的是()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，机械能必然减少D．物体的内能为零时，机械能可以不为零解析：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，B对．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．答案：B3．下列物理量与物体的内能无关的是()A．物体的温度B．物体的体积C．质量D．物体的运动速度【答案】D[物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关与物体的运动状态无关，所以D选项符合题意．]