2018_2019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.pptx

第5节 内能,学习目标 1知道分子的动能、平均动能、温度的微观意义及平均动能与温度的关系。 2知道分子势能跟分子间距离的变化关系，分子力做功跟分子势能的变化关 系及分子势能与体积的关系。 3知道物体内能的微观含义及跟哪些宏观量有关。,一、分子动能 1分子动能：分子由于_而具有的能量叫作分子动能。 2分子平均动能：所有分子热运动具有的动能的_叫作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,自主思考判一判 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_。,相对位置,减小,增大,增大,减小,(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_。 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。,减小,增大,距离,体积,自主思考判一判 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_的总和叫作物体的内能。 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,自主思考判一判 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。( ),如图751所示，分别向10 和50 的水中滴入一滴红墨水，问： (1)哪杯水中红墨水扩散得快？ (2)哪杯水中分子的平均动能大？ (3)影响分子平均动能的因素是什么？ 提示 (1)50 的水；(2)50 的水；(3)温度是分子热运动平均动能的标志。,图751,考点一 分子动能 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，个别分子动能没有实际意义。,2分子的平均动能 分子的平均动能是所有分子动能的平均值。温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观含义。宏观上物体的冷热程度是微观上大量分子热运动的集体表现。温度越高，分子热运动的平均动能就越大。温度不反映单个分子的特性，两个物体只要温度相同，它们的分子平均动能就相同，但是它们单个分子动能不一定相同，温度高的物体内部也存在着动能很小的分子；物质种类不同的物体，如果温度相同，它们分子的平均动能就相同，但它们的平均速率不同，因为分子质量不同。,3分子的总动能 物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和。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。,例1 容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内 A冰的分子平均动能大于水的分子平均动能 B水的分子平均动能等于冰的分子平均动能 C一个水分子的动能一定大于一个冰分子的动能 D一个水分子的动能一定等于一个冰分子的动能,图752,思路点拨 解答本题注意以下两点： 温度是分子平均动能的唯一标志，与其他任何因素无关。 温度是与所有分子(的平均动能)关联。 【解析】 冰水混合物温度为0 ，冰、水温度相同，二者分子平均动能相同，故选项A错误，B正确；相同温度的冰和水内个别分子的动能是随时变化的，比较个别分子的动能没意义，故选项C、D错误。 【答案】 B,名师点拨 温度是物体分子平均动能大小的唯一标志，因此温度相同的所有物体的分子平均动能都相等，但温度并不是分子平均速率的标志，所以即使温度相同，分子平均速率也不一定相同。,1(多选)当氢气和氧气温度相同时，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,答案 AB,2(多选)关于温度，以下说法正确的是 A温度是表示物体冷热程度的物理量 B温度是物体内大量分子平均速率的标志 C温度是物体内大量分子平均动能的标志 D一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,解析 在宏观上，温度表示物体的冷热程度，在微观上，温度是分子平均动能的标志，A、C正确、B错误；达到热平衡的系统一定具有相同的温度，D正确。 答案 ACD,考点二 分子势能 1分子势能的变化规律及判断依据 分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少；分子力做负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少。 (1)rr0时，r增大，分子势能增加，反之，减少。 (2)rr0时，r增大，分子势能减少，反之，增加。 (3)r时，分子势能为零；rr0时，分子势能最小。,2分子势能的“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。,3分子势能曲线 分子势能曲线如图753所示，规定无穷远处分子势能为零。分子间距离从无穷远逐渐减小至r0的过程，分子间的合力为引力，合力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小，为负值。当分子间距离到达r0以后再继续减小，分子作用的合力为斥力，在分子间距离减小过程中，合力做负功，分子势能增大，其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值，故rr0时分子势能最小。,图753,从曲线上可看出：(1)在rr0处，曲线比较陡，这是因为分子间的斥力随分子间距的减小而增加得快，分子势能的增加也就快；(2)在rr0处，曲线比较缓，这是因为分子间的引力随分子间距的增大而变化得慢，分子势能的增加也就慢；(3)在rr0处，分子势能最小，但不一定为零，因为零势能的位置是任意选定的。一般取无穷远处分子势能为零，则分子势能最小位置是在rr0处，且为负值，故分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事。,4分子势能与体积的关系 由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。例如，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增加(在rr0范围内)；有时体现为分子势能减少(在rr0范围内)；一般我们说，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了。但分析与判定的关键要看体积变化过程中分子力是做正功，还是做负功。,例2 (多选)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距离的关系如图754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,图754,A乙分子从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少 D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加 思路点拨 从以下两点分析： 平衡位置，分子势能最小，分子力为零，分子的加速度为零。 可根据分子力做功用能量守恒定律来分析判断分子势能的变化。,【解析】 乙分子从a到b再到c的过程中，分子间的作用力一直表现为引力(F0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，此时分子的动能最大、分子势能最小；乙分子再从c到d的过程中，分子力表现为斥力，由于分子力的作用会使乙分子做减速运动，直至速度减为零，该过程分子力做负功、分子势能增加、分子动能减少。 【答案】 BC,名师点拨 (1)注意区别分子力曲线和分子势能曲线。 (2)注意从分子力做功的角度分析分子势能的变化。,3如图755所示，甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，设分子动能和势能之和为0，则下列说法正确的是,图755,A乙分子在P点(xx2)时加速度最大 B乙分子在P点(xx2)时动能最大 C乙分子在Q点(xx1)时处于平衡状态 D乙分子在Q点(xx1)时分子势能最小 解析 由题图看出，乙分子在P点(xx2)时，分子势能最小，此时分子位于平衡位置，分子力为零，则加速度为零，乙分子在P点(xx2)时，分子势能最小，由能量守恒定律知，分子的动能最大，故A错误，B正确。由P到Q的过程中，分子势能增大，分子力做负功，此时分子间应是斥力，故C、D均错误。 答案 B,4(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是 A分子力先增大，后一直减小 B分子力先做正功，后做负功 C分子动能先增大，后减小 D分子势能先增大，后减小 E分子势能和动能之和不变,解析 两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先是分子引力后是分子斥力，分子间距离rr0时为引力，随着距离r的减小，分子引力先增大后减小，分子间距离rr0时为斥力，分子斥力一直增大至最大，故选项A错误；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B、C正确，选项D错误；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和动能之和不变，选项E正确。 答案 BCE,考点三 内能 1内能的决定因素 (1)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，同时也受物态变化的影响。 (2)从微观上看：物体的内能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内能与机械能的区别和联系,3.物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，例如冰的熔化、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。,例3 关于物体的内能，下列说法中正确的是 A一个水分子的内能比一个冰分子的内能大 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】 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。 【答案】 C,名师点拨 (1)明确决定物体内能大小的因素； (2)对于气体，通常不考虑分子势能，气体的内能由温度和物质的量决定； (3)固态液态气态，物体内能增大，反之则减小。,5(多选)(2018全国卷)对于实际的气体，下列说法正确的是_。 A气体的内能包括气体分子的重力势能 B气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C气体的内能包括气体整体运动的动能 D气体的体积变化时，其内能可能不变 E气体的内能包括气体分子热运动的动能,解析 实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以B、D、E正确，A、C错误。 答案 BDE,6下列说法中正确的是 A物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C物体温度降低，其内能一定增大 D物体温度不变，其内能一定不变 解析 温度是分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子的平均动能增大；而物体的内能是物体中所有分子的分子动能和分子势能的总和，所以只根据温度变化情况无法确定其内能的变化情况，故B正确，A、C、D均错误。 答案 B,1误认为分子间距离越大，分子势能越大 产生误区的原因是没有正确认为分子势能与分子间距离的关系。若rr0，则r越大，分子势能越小；若rr0，则r越大，分子势能越大。 2误认为温度越高，分子平均速率越大 产生误区的原因是没弄清温度与分子平均动能、分子平均速率的关系。不同的物体分子质量不同，温度相同时，分子平均动能相同，但分子平均速率不同。不同的物质，温度高的其分子的平均速率可能要小。,对内能理解的四个误区,3误认为温度高的物体内能大 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