高中物理第七章分子动理论第五节内能名师导航学案新人教选修.docx

第五节 内能名师导航知识梳理1.做热运动的分子和运动的物体一样具有_，所有分子热运动的动能的平均值称为_，其大小由_决定.2.分子势能的大小由_决定.3.内能包括_和_，内能和机械能的区别在于：(1)一切物体都具有_，但不一定具有_；(2)内能研究的是物体的_领域，而机械能研究的是物体的_领域.疑难突破1.对分子平均动能的准确理解剖析：组成物质的分子在不停地运动着，因此，分子具有动能；由于分子间存在相互作用力，因此分子有由它们的相对位置所决定的势能，这叫分子势能.物体里所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能. 物体内部各个分子的运动速率是不相同的，所以分子的动能也不相同，在研究热现象时，有意义的不是一个分子的动能，而是物体内所有分子的动能的平均值分子平均动能. 分子的平均动能与温度有关，温度越高，物体中分子的热运动的程度越剧烈，分子平均动能越大.温度是物体分子热运动的平均动能的宏观标志，它是大量分子热运动的平均效果的反映，具有统计意义.对个别分子而言，温度没有意义.当两个物体的温度相同时，物体内分子的平均动能相同.但由于不同物体的分子质量不同，所以，温度相同时不同物体分子的平均速率并不一定相同. 因此，同学们在进行物体内能的大小判断时，要从影响物体内能大小的两个方面去进行判断，任何一个量的大小关系都不能确定一个物体内能的大小，同学们要注意这一点.2.对分子势能大小影响因素的理解剖析：分子势能是由分子力和分子间距离所决定的能量，当分子间距离发生变化时，若分子力做正功，分子势能将减小，若分子力做负功，则分子势能将增大，由于分子间距离的变化在宏观上可表现为物体体积的变化，所以分子势能在宏观上和物体体积有关.(1)当分子间的距离rr0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，因此分子势能随分子间的距离的增大而增大.(2)当分子间的距离r10-9 m)，此时分子间势能为0，当两个分子越来越近，分子间引力做正功，分子势能减小，当r=r0时，分子势能减小到最小为负值，故选项B错误.分子力为引力时，体积越大，分子间距越大，分子间引力做负功，分子势能增大；分子力为斥力时，体积越大，分子间距越大，分子间斥力做正功，分子势能减小，故选项A与D错，C对.答案：C【例3】 金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是( )A.迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞思路解析：要使柴油与空气的混合物达到燃点，必须使其温度升高，即增大其内能，要增加内能可以有两种方法：一是对物体做功，二是对物体传递热量，而B、D都是向外拉活塞，是气体对外做功，内能减小，错误.向里推活塞对内能做功时，气体内能增加，温度升高，但导热的金属气缸向外放热，如果推得太缓慢，散失的热量会很多，达不到燃点，C错误.所以必须迅速向里推活塞.答案：A【例4】 关于物体的内能，下列说法中正确的是( )A.相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能的增量一定相同B.一定质量的0 水结成0 冰，内能一定减小C.一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小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思路解析：质量相同的两种物体，温度升高相同时，分子总数和体积变化情况不一定相同，故A项错.忽略体积的变化，水结成冰要对外放热.因此相同质量的水和冰，水的内能一定大于冰的内能；当气体体积增大时，气体要对外做功，因此在既不吸热又不放热的条件下，其内能必然减小.内能和机械能无关，是两个不相干的量.答案：BC【例5】 如图7-5-3所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是( )图7-5-3A.当rr0时，r越小，则分子势能Ep越大C.当r=r0时，分子势能Ep最小D.当r时，分子势能Ep最小思路解析：当rr0时，分子力表现为斥力，r减小时，分子力做负功，分子势能增大；当rr0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r=r0时，分子力减小为零，分子势能也减小到最小；一般取无限远处的分子势能为零，但比r=r0时的负值要大，故AC对.答案：AC知识导学 运动是一个物体具有动能的条件，物体之间具有力的作用，是一个物体具有势能的条件.学习过程中还应当将分子动能与物体的动能进行区别，能区分分子势能和物体的势能.应注意运用类比的学习方法，如：我们可以用弹簧振子中能量转化关系和分子势能进行对比，以达到变抽象为形象的目的.疑难导析1.理解分子动能，要从分子动能的特点入手.(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但是物体内各个分子的动能不尽相同，在研究热现象时，我们研究的是大量分子的行为，所以单个分子的动能没有意义，我们关心的是大量分子的平均动能.(2)分子热运动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，这就是温度的微观含义.在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增加，温度降低，分子平均动能减少；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.(3)分子运动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.2.要理解分子势能，应从势能的特点入手：(1)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律：不论是重力势能、弹性势能、分子势能，还是以后要学习的电势能，当它们之间的距离发生变化时，它们之间的相互作用力如果是做正功，势能都要减小；如果是做负功，势能都要增大.(2)由于物体分子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大(在rr0范围内)；有时体现为分子势能减小(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.(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事，大家一定要注意.问题导思 内能由两部分组成，即分子动能和分子势能.由于一种物质，在温度升高时，分子热运动的平均动能增加，故我们要判断内能大小，温度应该是一个要判断的量；再者，根据分子间作用力的关系，我们知道影响势能大小的因素为物体的体积和分子数，故这两个量也应该是判断物体内能大小的重要判断依据.综上所述，影响物体内能大小的因素应该是：温度、体积、分子数.典题导考绿色通道：分子势能的变化唯一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，且分子力做功的值等于分子势能的变化量，所以判断分子势能的变化就是判断分子力的做功情况.【典题变式1】 如果在某一变化过程中，分子势能在增大，则下列说法中正确的是( )A.分子距离一定增大，一定是克服分子力做功B.分子间距离一定减小，一定是克服分子力做功C.分子间距离变化情况无法判定，但一定是克服分子力做功D.分子间距离一定是减小，但不一定是克服分子力做功绿色通道：若以两个分子为例，根据分子力做功与分子势能的关系，若取无穷远处的分子势能为0，可讨论出分子势能与分子间距离的关系如图7-5-2所示，物体的体积与物体的分子势能不是简单递增或递减关系，要分范围讨论.图7-5-2【典题变式2】 有关分子动能、分子势能、内能的说法正确的是( )A.分子的平均动能和分子势能的总和叫做这个分子的内能B.温度相同时，不同物体的分子平均动能相同C.物体内部的分子势能是由物体的体积决定的D.当物体的速度变化时，物体的内能也变化绿色通道：要使混合气体达到燃点，需升高温度即增加其内能，所以实际是考查改变内能的两种方式.【典题变式3】 现有一单缸四冲程柴油机，它在压缩冲程过程中，气缸内压强_，内能_，温度_，能量转化关系是_能转化为_能.【典题变式4】 一根火柴可以点燃，也可以擦燃，前者是利用_的方法使它燃烧，后者是利用_的方法使它燃烧绿色通道：此类题主要从几个方面考查物体内能大小的比较及内能改变的相关因素等内容，只要我们理解内能的特点，抓住其变化的几个相关因素，结合物态变化时能的转化和守恒定律，就能够正确地作出判断.【典题变式5】 下列说法正确的是( )A.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.物体的速度增大时，物体的内能增大D.物体的动能减小时，物体的温度可能升高绿色通道：有关分子势能及其改变的问题比较复杂，但若把分子势能的变化与分子力所做的功联系起来考虑，就不难解决，必要时，还可以把分子力做功与分子势能的变化关系同重力做功与重力势能的变化关系进行类比，来帮助分析和判断.黑色陷阱：此类题目，容易对图象产生误解，对分子做功的正负把握不准.【典题变式6】 关于分子的势能，下列说法中正确的是( )A.分子间显示斥力时，分子间距离越小，分子势能越大B.分子间显示引力时，分子