高中物理第七章分子動理論第5節(jié)內(nèi)能課件新人教版選修3-

第七章分子動理論第五節(jié)內(nèi)能【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※知道分子平均動能和溫度的含義※知道分子勢能與分子間作用力的關(guān)系，知道分子勢能的決定因素※※理解物體內(nèi)能的含義【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋知識點(diǎn)1分子動能和分子勢能無規(guī)則運(yùn)動

相對位置

溫度

體積

分子間距離

知識點(diǎn)21．定義物體中____________的熱運(yùn)動動能與____________的總和。2．決定因素(1)分子總個數(shù)由物體____________決定。(2)分子熱運(yùn)動的平均動能由________決定。(3)分子勢能宏觀上與物體的________有關(guān)。(4)物體的內(nèi)能由____________、________、________共同決定。3．內(nèi)能的普遍性：因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則__________且相互作用著的分子所組成的，所以任何物體都具有內(nèi)能。物體的內(nèi)能所有分子

分子勢能

物質(zhì)的量

溫度

體積

物質(zhì)的量

溫度

體積

熱運(yùn)動

『判一判』(1)溫度高的物體，分子的平均動能一定大。 (

)(2)溫度升高時，物體的每個分子的動能都將增大。 (

)(3)分子勢能可以為正值、負(fù)值、零值。 (

)(4)一個分子的動能和分子勢能的總和叫作該分子的內(nèi)能。 (

)(5)當(dāng)一個物體的機(jī)械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化。 (

)(6)溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大。 (

)√×√×××辨析思考『選一選』下列關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能的說法中正確的是(

)A．溫度是分子動能的標(biāo)志，動能越大的分子其溫度就越高B．分子的勢能跟物體的體積有關(guān)C．溫度高的物體比溫度低的物體含有的熱量多D．靜止的物體沒有內(nèi)能B

解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，是大量的分子運(yùn)動的統(tǒng)計規(guī)律，對單個的分子沒有意義，故A錯誤；分子的勢能跟物體的體積有關(guān)，故B正確；物體的內(nèi)能與物體的物質(zhì)的量、溫度、體積以及物態(tài)有關(guān)，溫度高的物體不一定比溫度低的物體含有的內(nèi)能多，更不能說是熱量多，故C錯誤；物體的內(nèi)能與物體是否靜止無關(guān)，靜止是物體的宏觀的運(yùn)動狀態(tài)，故D錯誤?！合胍幌搿粴⑾x藥劑從噴霧器中射出時變成霧狀液沫，設(shè)其溫度不變，藥液的內(nèi)能是否變化？答案：內(nèi)能增大解析：解法一原因是：液體變成霧狀液沫后，分子之間的距離在r0的基礎(chǔ)上變大了，分子勢能的總和變大，所以內(nèi)能增大。解法二原因是：要使液體變成霧狀液沫，必須克服分子力做功，外界對液體做功，液體的內(nèi)能就增加了。在物體分子平均動能不變的情況下，判斷物體內(nèi)能變化時，只考慮分子勢能的變化即可。課內(nèi)互動探究分子動能探究一

思考討論1如圖，分別向10℃和50℃的水中滴入一滴紅墨水，問：(1)哪杯水中紅墨水?dāng)U散得快？(2)哪杯水中分子的平均動能大？(3)影響分子平均動能的因素是什么？提示：(1)50℃的水；(2)50℃的水；(3)溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志。歸納總結(jié)1．單個分子的動能(1)物體由大量分子組成，每個分子都有分子動能。(2)分子在不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，每個分子動能大小不同并且時刻在變化。(3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果，個別分子動能沒有意義。2．分子的平均動能(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計規(guī)律。溫度升高，分子平均動能增大，但不是每一個分子的動能都增大。存在個別分子動能反而減小的可能，個別分子或幾十個，幾百個分子熱運(yùn)動的動能大小與溫度是沒有關(guān)系的。(2)理想氣體的分子平均動能大小只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(guān)，也就是說只要是同一溫度下，任何分子的平均動能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動的平均速率大小一般不相同。特別提醒溫度是分子平均動能的“標(biāo)志”或者說“量度”，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動的統(tǒng)計意義上的平均動能相對應(yīng)。典例1典例剖析

關(guān)于物體的溫度與分子動能的關(guān)系，正確的說法是(

)A．某種物體的溫度是0℃說明物體中分子的平均動能為零B．物體溫度降低時，每個分子的動能都減小C．物體溫度升高時速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D．物體的運(yùn)動速度越大，則物體的溫度越高解題指導(dǎo)：由于分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動中，分子的平均動能永遠(yuǎn)不會為零，溫度取決于分子熱運(yùn)動的劇烈程度，與物體宏觀有序的運(yùn)動速度大小無關(guān)。C

解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志。溫度是0℃，物體中分子的平均動能并非為零，因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動不會停止，A錯；溫度降低時分子的平均動能減小，并非每個分子動能都減小，B錯；物體溫度升高時，分子的平均動能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，C項(xiàng)正確；物體的運(yùn)動速度增大，宏觀機(jī)械能(動能)增大，但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動不一定加劇，溫度不一定升高，D錯。對點(diǎn)訓(xùn)練1．一塊10℃的鐵與一塊10℃的鋁相比，以下說法中正確的是(

)A．鐵的分子動能之和與鋁的分子動能之和相等B．鐵的每個分子動能與鋁的每個分子的動能相等C．鐵的分子平均速率與鋁的分子平均速率相等D．以上說法均不正確D

解析：兩物體溫度相等，說明它們的分子平均動能相等，因?yàn)闇囟仁欠肿舆\(yùn)動平均動能的標(biāo)志；由于沒有說明鐵與鋁的質(zhì)量，只有當(dāng)它們所含分子數(shù)目一樣，分子總動能才相等，故A錯；分子平均動能相等，但對每個分子而言，它運(yùn)動的速率是變化的，且每個分子的速率都是不同的，有快的也有慢的，所以每個分子的動能相等的說法不正確，故B錯；雖然分子的平均動能相等，但鐵分子，鋁分子質(zhì)量不等，因此分子平均速率不等，m鋁<m鐵，鋁>鐵，所以C錯；故只有D正確。分子勢能探究二

思考討論2分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0)。(1)當(dāng)r＞r0時，分子間表現(xiàn)為什么力？若r增大，分子力做什么功？分子勢能怎么變化？(2)當(dāng)r＜r0時，分子間表現(xiàn)為什么力？若r減小，分子力做什么功？分子勢能怎么變化？(3)當(dāng)r＝r0時，分子勢能有什么特點(diǎn)？提示：(1)分子力為引力，若r增大，分子力做負(fù)功，分子勢能增加；(2)分子力為斥力，若r減小，分子力做負(fù)功，分子勢能增加；(3)分子勢能最小。歸納總結(jié)1．分子勢能由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互作用的勢能，這就是分子勢能。其大小由分子間的相對位置決定。2．分子勢能與分子間距離的關(guān)系分子勢能的大小與分子間的距離有關(guān)，距離發(fā)生變化時，分子力要做功，分子勢能發(fā)生變化。分子勢能隨分子間距離的變化情況如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處Ep為0)。(1)當(dāng)分子間的距離r>r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。(2)當(dāng)分子間的距離r<r0時，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。(3)當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小，但不為零。特別提醒分子勢能同重力勢能、彈性勢能、電勢能一樣，都是與某種力對應(yīng)又由相對位置決定的能量，且該種力做功等于對應(yīng)勢能的變化。典例剖析 (多選)用r表示兩個分子間的距離，EP表示兩個分子間相互作用的勢能，當(dāng)r＝r0時，兩個分子間引力等于斥力，設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時，EP＝0，則(

)A．當(dāng)r0<r<10r0時，EP隨r的增大而增大B．當(dāng)r<r0時，EP隨r的減小而增大C．當(dāng)r＝r0時，EP最小D．當(dāng)r＝r0時，EP＝0解題指導(dǎo)：分子力做正功還是做負(fù)功，決定分子勢能是減小還是增大。典例2ABC

解析：當(dāng)r>r0時，分子力的合力為引力，距離增大時，需要克服分子引力做功，所以分子勢能EP增大；當(dāng)r<r0時，分子力的合力為斥力，距離r減小時，需要克服分子斥力做功，分子勢能也要增大。由上述分析可知，從r＝r0出發(fā)，無論增大距離r還是減小距離r，分子勢能均增大，所以在r＝r0處，分子勢能最小。由于題中已規(guī)定兩分子距離很遠(yuǎn)時，EP＝0，所以r＝r0處一定是EP<0。對點(diǎn)訓(xùn)練2．(2020·湖北省宜昌市葛洲壩中學(xué)高二下學(xué)期期中)分子力F、分子勢能EP與分子間距離r的關(guān)系圖線如甲乙兩條曲線所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能EP＝0)。下列說法正確的是(

)A．甲圖線為分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線B．當(dāng)r＝r0時，分子勢能為零C．隨著分子間距離的增大，分子力先減小后一直增大D．在r<r0階段，分子力減小時，分子勢能也一定減小D

解析：當(dāng)r＝r0時，分子力等于零，分子勢能為負(fù)值最小，綜合圖象可知乙圖線為分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線。故AB錯誤；分子間的作用力隨著分子間距離的增大先減小，然后反向增大，最后又一直減小，故C錯誤；當(dāng)r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子力減小時，分子間距增大，分子力做正功，分子勢能減小。故D正確。物體的內(nèi)能探究三

思考討論3物體中所有分子的熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能。你知道物體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)嗎？提示：物體的內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的量三方面有關(guān)。歸納總結(jié)1．內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體所有分子的動能和分子勢能的總和。2．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目內(nèi)能機(jī)械能對應(yīng)的運(yùn)動形式微觀分子熱運(yùn)動宏觀物體機(jī)械運(yùn)動能量常見形式分子動能、分子勢能物體動能、重力勢能或彈性勢能能量存在原因由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動和分子間相對位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動和物體形變或被舉高影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)物體的機(jī)械運(yùn)動的速度、離地高度(或相對于零勢能面的高度或彈性形變)是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化特別提醒(1)熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說法，熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少。(2)物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加。典例剖析

下列敘述正確的是(

)A．分子的動能與分子的勢能之和，叫作這個分子的內(nèi)能B．物體的內(nèi)能由物體的動能和勢能決定C．物體做加速運(yùn)動時，其內(nèi)能也一定增大D．物體的動能減小時，其溫度可能升高典例3D

解題指導(dǎo)：解有關(guān)“內(nèi)能”的題目時，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：①內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)；②溫度是分子平均動能的標(biāo)志，與單個分子的動能，以及物體的動能無任何關(guān)系。解析：內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的，單個分子無內(nèi)能可言，A項(xiàng)錯，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和，由物體的溫度、體積決定，與整個物體宏觀機(jī)械運(yùn)動的動能和勢能無關(guān)，物體做加速運(yùn)動時，其動能增大，但內(nèi)能不一定增大，故B、C錯；當(dāng)物體運(yùn)動的動能減少時，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，動能減少溫度升高，故D項(xiàng)正確。對點(diǎn)訓(xùn)練3．(2020·四川省攀枝花市第十五中高二下學(xué)期期中)關(guān)于物體的內(nèi)能，正確的說法是(

)A．物體的內(nèi)能與物體的體積有關(guān)B．溫度相同的物體具有相同的內(nèi)能C．機(jī)械能越大的物體，內(nèi)能也一定越大D．溫度、質(zhì)量相同的物體具有相等的內(nèi)能A

解析：物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積等因素有關(guān)。溫度相同的物體內(nèi)能不一定相等，還與分子數(shù)即質(zhì)量有關(guān)，以及體積有關(guān)。故A正確，B錯誤；物體的內(nèi)能與物體的機(jī)械能是兩個不同的概念，二者沒有關(guān)系，故C錯誤；溫度、質(zhì)量相同的物體內(nèi)能不一定相等，還與體積有關(guān)，故D錯誤。核心素養(yǎng)提升具體比較和判斷時，必須抓住物體內(nèi)能的大小與分子數(shù)目有關(guān)、與溫度有關(guān)、與物體的體積及物態(tài)等因素有關(guān)，結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，綜合進(jìn)行分析。(1)當(dāng)物體質(zhì)量m一定時(相同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M相等)，物體所含分子數(shù)n就一定。(2)當(dāng)物體溫度一定時，物體內(nèi)部分子的平均動能就一定。(3)當(dāng)物體的體積不變時，物體內(nèi)部分子間的相對位置就不變，分子勢能也不變。(4)當(dāng)物體發(fā)生物態(tài)變化時，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內(nèi)能也隨之變化。比較物體內(nèi)能的大小和判斷物體內(nèi)能改變的方法

甲、乙兩名同學(xué)對0℃的水和0℃的冰進(jìn)行了如下爭論：甲說：“冰和水的溫度相同，所以分子平均動能相等。質(zhì)量相同