粵教版選修33 第一章第五節(jié)第六節(jié)物體的內(nèi)能　氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 課件（34張）.ppt

第五節(jié)物體的內(nèi)能第六節(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 第一章分子動(dòng)理論 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道分子的動(dòng)能 分子的平均動(dòng)能及溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志 2 知道分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān) 分子勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的規(guī)律 3 知道什么是物體的內(nèi)能 物體的內(nèi)能與哪些宏觀量有關(guān) 能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能 4 知道什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律及氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 5 溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系 分子勢(shì)能與分子之間距離的關(guān)系 熱傳遞與功的關(guān)系 6 區(qū)分溫度 內(nèi)能 熱量三個(gè)物理量 掌握分子勢(shì)能隨分子間距離變化的勢(shì)能曲線 第一章分子動(dòng)理論 一 分子動(dòng)能和分子勢(shì)能 分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能 由分子力和分子間相對(duì)位置決定的能 溫度是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志 宏觀上與物體的體積有關(guān) 微觀上與分子間距離有關(guān) 二 物體的內(nèi)能1 定義 物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的 和 的總和 動(dòng)能 分子勢(shì)能 2 相關(guān)因素 物體的內(nèi)能跟物體的 和體積都有關(guān)系 1 溫度升高時(shí) 分子平均動(dòng)能增加 物體的內(nèi)能 2 體積變化時(shí) 分子勢(shì)能發(fā)生變化 物體的內(nèi)能也會(huì)發(fā)生 3 理想氣體 1 理想氣體微觀模型 忽略了氣體分子的相互作用力和 2 一定質(zhì)量的氣體 溫度越高 壓強(qiáng) 氣體越 就越接近理想氣體 3 理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān) 溫度越高 理想氣體的內(nèi)能 溫度 增加 變化 分子勢(shì)能 越小 稀薄 越大 想一想 1 物體的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快 其內(nèi)能是否一定發(fā)生變化 提示 物體的內(nèi)能指的是物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和 物體運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快對(duì)應(yīng)的是機(jī)械能 兩者本質(zhì)不同 可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化 故物體運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快 其內(nèi)能有可能變化也有可能不變 三 氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律1 分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等 1 在氣體中 大量分子的頻繁碰撞 使某個(gè)分子何時(shí)何地向何處運(yùn)動(dòng)是 的 偶然 2 對(duì)大量分子的整體來(lái)說(shuō) 在任一時(shí)刻分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)是 的 2 分子速率按一定的規(guī)律分布 1 大量分子整體的速率分布遵從一定的 在一定的 下 各種不同速率范圍內(nèi)的分子數(shù)在總分子數(shù)中所占的比率是 的 2 氣體分子中 速率很大的和速率很小的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率是 的 氣體中大多數(shù)分子的速率都接近某個(gè)數(shù)值 與這個(gè)數(shù)值相差越多 分子數(shù) 表現(xiàn)出 的分布規(guī)律 均等 統(tǒng)計(jì)規(guī)律 溫度 確定 很小 越少 中間多 兩頭少 3 溫度升高時(shí) 分子數(shù)最多的速率區(qū)間移向 的一方 速率小的分子數(shù)減少 速率大的分子數(shù)增加 分子的平均動(dòng)能 總體上仍表現(xiàn)出 的分布規(guī)律 速率大 增大 中間多 兩頭少 想一想 2 氣體的溫度升高時(shí) 所有氣體分子的速率都增大嗎 提示 溫度升高時(shí) 氣體分子的平均速率增大 但有可能個(gè)別分子的速率變小 事實(shí)上 對(duì)于某個(gè)氣體分子來(lái)說(shuō) 其速率大小是時(shí)刻在變化的 并且也是無(wú)法確定的 1 分子動(dòng)能是指單個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 但分子是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的 因此各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同 所以單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有意義 我們主要研究的是大量分子的平均動(dòng)能 2 分子的平均動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的平均值 溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志 這是溫度的微觀意義 在相同溫度下 各種物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同 但由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同 所以分子的平均速率可能是不同的 對(duì)分子動(dòng)能的理解 3 溫度升高 分子的平均動(dòng)能一定增大 溫度降低 分子的平均動(dòng)能一定減小 溫度不變 分子的平均動(dòng)能一定不變 4 物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和 它等于分子的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積 特別提醒 1 溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn) 含有統(tǒng)計(jì)的意義 對(duì)于個(gè)別分子 溫度是沒(méi)有意義的 2 分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不涉及宏觀物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 單選 關(guān)于分子動(dòng)能 正確的說(shuō)法是 a 某種物體的溫度是0 說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零b 物體溫度升高時(shí) 所有分子的動(dòng)能都增大c 同種物體 溫度高時(shí)分子的平均動(dòng)能一定比溫度低時(shí)的大d 物體的運(yùn)動(dòng)速度越大 則物體的分子動(dòng)能也越大 解析 某種物體溫度是0 物體中分子的平均動(dòng)能并不為零 因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌剡\(yùn)動(dòng) 從微觀上講 分子運(yùn)動(dòng)快慢是有差別的 各個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)法跟蹤測(cè)量 而溫度的概念是建立在統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上的 c 在一定溫度下 分子速率大小按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布 當(dāng)溫度升高時(shí) 說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)激烈 平均動(dòng)能增大 但并不是所有分子的動(dòng)能都增大 物體的運(yùn)動(dòng)速度越大 說(shuō)明物體的動(dòng)能越大 這并不能代表物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng) 則物體的溫度不一定高 所以選c項(xiàng) 易錯(cuò)警示 溫度升高 平均動(dòng)能 平均速率都增大 但對(duì)某個(gè)分子來(lái)說(shuō) 它的分子動(dòng)能 速率不一定增大 bd 解析 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度升高 分子的平均動(dòng)能增加 但是其中個(gè)別分子的動(dòng)能有可能減小 a錯(cuò) b對(duì) 分子的平均動(dòng)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和與所有分子總數(shù)的比值 所以c錯(cuò) d對(duì) 1 分子勢(shì)能的變化規(guī)律是 分子力做正功 分子勢(shì)能減小 分子力做了多少正功 分子勢(shì)能就減少多少 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 克服分子力做了多少功 分子勢(shì)能就增加多少 2 分子勢(shì)能曲線如圖所示 規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零 分子間距離從無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸減小至r0的過(guò)程中 分子間的合力為引力 合力做正功 分子勢(shì)能不斷減小 其數(shù)值將比零還小 為負(fù)值 當(dāng)分子間距離達(dá)到r0以后再繼續(xù)減小 分子間的合力為斥力 在分子間距離減小的過(guò)程中 合力做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 其數(shù)值將從負(fù)值逐漸增大至零 然后為正值 故r r0時(shí) 分子勢(shì)能最小 注意分子勢(shì)能最小與分子勢(shì)能為零是不相同的 分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系 3 宏觀上 分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān) 物體的體積發(fā)生變化時(shí) 分子間的相對(duì)位置也發(fā)生變化 因而分子勢(shì)能也發(fā)生變化 由于物體分子間距的變化宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化 所以微觀的分子勢(shì)能變化對(duì)應(yīng)于宏觀的物體體積變化 例如 同樣是物體體積增大 有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能增大 在r r0范圍內(nèi) 有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能減小 在r r0范圍內(nèi) 一般我們說(shuō) 物體體積變化了 其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也變化了 特別提醒 分子勢(shì)能最小與分子勢(shì)能為零不是一回事 分子勢(shì)能的正負(fù)代表大于或小于零勢(shì)能點(diǎn)的分子勢(shì)能 如ep 10j ep 0j 則ep ep b 單選 2013 高考福建卷 下列四幅圖中 能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是 解析 分子間作用力f的特點(diǎn)是 r r0時(shí)f為斥力 r r0時(shí)f 0 r r0時(shí)f為引力 分子勢(shì)能ep的特點(diǎn)是r r0時(shí)ep最小 因此只有b項(xiàng)正確 2 單選 關(guān)于分子勢(shì)能 下列說(shuō)法中正確的是 a 分子間表現(xiàn)為斥力時(shí) 分子間距離越小 分子勢(shì)能越大b 分子間表現(xiàn)為引力時(shí) 分子間距離越小 分子勢(shì)能越大c 當(dāng)r 時(shí) 分子勢(shì)能最小d 將物體以一定初速度豎直向上拋出 物體在上升階段其分子勢(shì)能越來(lái)越大 a 解析 分子力做正功 分子勢(shì)能減小 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 由此判斷a正確 b錯(cuò)誤 從r 0到r 過(guò)程中 分子力先做正功 后做負(fù)功 勢(shì)能先減小后增大 r r0時(shí) 勢(shì)能最小 c錯(cuò) 分子勢(shì)能與重力勢(shì)能無(wú)關(guān) d錯(cuò) 1 影響因素 1 宏觀因素 物體內(nèi)能大小由物體的摩爾數(shù) 溫度和體積三個(gè)因素決定 與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 2 微觀因素 物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù) 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定 物體的內(nèi)能 2 內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 微觀分子的熱運(yùn)動(dòng) 宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng) 分子動(dòng)能 分子勢(shì)能 物體的動(dòng)能 重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能 由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定 由于物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng) 發(fā)生形變或被舉高 物質(zhì)的量 物體的溫度和體積及物態(tài) 物體的質(zhì)量 機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度 離地高度 或相對(duì)于零勢(shì)能面的高度 或彈性形變程度 永遠(yuǎn)不能等于零 一定條件下可以等于零 在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化 單選 下列敘述正確的是 a 分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能之和 叫做這個(gè)分子的內(nèi)能b 物體的內(nèi)能由物體的動(dòng)能和勢(shì)能決定c 物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 其內(nèi)能也一定增大d 物體的動(dòng)能減少時(shí) 其溫度可能升高 解析 內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的 單個(gè)分子無(wú)內(nèi)能可言 a項(xiàng)錯(cuò) 物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和 由物體的溫度 體積決定 與整個(gè)物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能無(wú)關(guān) 故b錯(cuò) 物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 其動(dòng)能增大 但內(nèi)能不一定增大 故c錯(cuò) 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少時(shí) 其溫度可能升高 如物體在粗糙的水平面上滑行 因摩擦生熱 動(dòng)能減少溫度升高 故d項(xiàng)正確 d 3 單選 關(guān)于機(jī)械能和內(nèi)能 下列說(shuō)法中正確的是 a 機(jī)械能大的物體 其內(nèi)能一定很大b 物體的機(jī)械能損失時(shí) 內(nèi)能卻可以增加c 物體的內(nèi)能損失時(shí) 機(jī)械能必然減小d 物體的內(nèi)能為零時(shí) 機(jī)械能不可以為零解析 內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量 兩者并不存在必然的聯(lián)系 只有在系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化形式只發(fā)生在機(jī)械能與內(nèi)能之間時(shí) 機(jī)械能的損失才等于內(nèi)能的增加 故a c錯(cuò)誤 b正確 因?yàn)槲镔|(zhì)分子總在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 故內(nèi)能不可能為零 d錯(cuò)誤 故選b b 1 氣體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氣體分子間的距離很大 大于10r0 所以氣體分子間的分子力很弱 通常認(rèn)為氣體分子除相互碰撞或與器壁碰撞外 不受其他力的作用 2 氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 1 氣體分子可以在空間自由移動(dòng)而充滿它所能達(dá)到的任何空間 2 氣體分子間頻繁發(fā)生碰撞一個(gè)空氣分子在1s內(nèi)與其他分子發(fā)生的碰撞達(dá)6 5億次之多 分子的頻繁碰撞使每個(gè)分子速度的大小和方向頻繁改變 造成氣體分子雜亂無(wú)章的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 氣體分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 3 某時(shí)刻 氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相同 某時(shí)刻 沿任何方向運(yùn)動(dòng)的分子都有 且沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目是相等的 3 一定溫度下 氣體分子的速度按 中間多 兩頭少 的規(guī)律分布 溫度升高時(shí) 分子運(yùn)動(dòng)的平均速率增大 但對(duì)某個(gè)分子來(lái)說(shuō) 其速率是不確定的 且分布的規(guī)律不變 2012 高考江蘇卷 密閉在鋼瓶中的理想氣體 溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大 從分子動(dòng)理論的角度分析 這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的 增大了 該氣體在溫度t1 t2時(shí)的分子速率分布圖象如圖所示 則t1 t2 選填 大于 或 小于 平均動(dòng)能 小于 解析 溫度升高 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 則分子中速率大的分子所占比例增大 即分子速率分布圖象的 峰 會(huì)向速度大的方向移動(dòng) 結(jié)合題圖可知t2 t1 4 單選 氣體分子運(yùn)動(dòng)具有下列特點(diǎn) a 氣體分子的間距比較大 所以不會(huì)頻繁碰撞b 同種氣體中所有的分子運(yùn)動(dòng)速率基本相等c 氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能性不相同d 氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率分布具有 中間多 兩頭少 特點(diǎn)解析 氣體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能性相同 不停地與周圍分子發(fā)生碰撞 不斷改變其運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向 所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率分布呈現(xiàn) 中間多 兩頭少 的特點(diǎn) 綜上所述 只有d正確 d ad 解析 分子勢(shì)能與分子間距離有關(guān) 宏觀上表現(xiàn)為與物體體積有關(guān) 但不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為 分子間距增大 或物體體積增大 分子勢(shì)