高中物理 第7章 第5节 内能课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 分子动理论 第七章 第五节内能 第七章 分子永不停息地做无规则的热运动 所以分子具有动能 分子之间存在着相互作用的引力和斥力 所以分子和分子组成的系统就具有了势能 即分子势能 你知道分子动能和分子势能分别与哪些因素有关吗 它们与物体的内能又有什么关系呢 分子动能和分子势能 无规则运动 相对位置 温度 体积 分子间距离 物体的内能 1 定义物体中 的热运动动能与 的总和 2 决定因素 1 分子总个数由物体 决定 2 分子热运动的平均动能由 决定 3 分子势能宏观上与物体的 有关 4 物体的内能由 共同决定 所有分子 分子势能 物质的量 温度 体积 物质的量 温度 体积 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 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 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 具有统计规律 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 答案 bd解析 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有可能减小 a错 b对 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 d对 二 分子势能1 分子势能由于分子间存在着相互作用力 所以分子间也有相互作用的势能 这就是分子势能 其大小由分子间的相对位置决定 2 分子势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关 距离发生变化时 分子力要做功 分子势能发生变化 分子势能随分子间距离的变化情况如图所示 取无穷远处ep为0 1 当分子间的距离r r0时 分子势能随分子间距离的增大而增大 2 当分子间的距离r r0时 分子势能随分子间距离的减小而增大 3 当r r0时 分子势能最小 但不为零 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 烟台市2014 2015学年高二下学期期中 下列关于分子势能的说法中正确的是 a 当分子力表现为引力时 分子势能总是随分子间距离的增大而增大b 当分子力表现为斥力时 分子势能总是随分子间距离的减小而减小c 当分子势能增大时 说明分子间距离在减小d 当分子势能减小时 说明分子力对分子做正功答案 ad 解析 当分子力表现为引力时 分子间距离增大时 分子力做负功 分子势能增大 故a正确 当分子力表现为斥力时 分子间距离减小 分子力做负功 分子势能增加 故b错误 当分子势能增大时 若分子力为引力 分子距离增大 若分子力为斥力 分子距离减小 故c错误 根据功能关系可知 当分子势能减小时 说明分子力对分子做正功 故d正确 三 物体的内能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能 1 内能的决定因素物体的内能跟物体的温度和体积有关 温度发生变化 分子的平均动能发生变化 物体的体积发生变化 分子势能发生变化 还要注意 物体的内能还与物体所含的分子数有关 因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和 2 内能与机械能的区别和联系 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 如图所示 小孩下滑过程中 从能量的转化和转移的角度可用下面三句话来概括 小孩克服摩擦做功 动能转化为内能 小孩从滑梯上滑下时 重力势能转化为动能 小孩的臀部吸热 内能增加 温度升高以下排序正确的是 a b c d 答案 c解析 小孩从高处由静止滑下 重力做功 重力势能转化为动能 在运动过程中 小孩要克服摩擦 消耗机械能 动能 转化为热能 内能 部分被小孩臀部吸收 温度升高 故能量转化顺序为 c对 a b d错 关于物体的温度与分子动能的关系 正确的说法是 a 某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零b 物体温度降低时 每个分子的动能都减小c 物体温度升高时速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多d 物体的运动速度越大 则物体的温度越高 温度与分子动能的关系 解析 温度是分子平均动能的标志 温度是0 物体中分子的平均动能并非为零 因为分子无规则运动不会停止 a错 温度降低时分子的平均动能减小 并非每个分子动能都减小 b错 物体温度升高时 分子的平均动能增大 分子的平均速率增大 速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多 c项正确 物体的运动速度增大 宏观机械能 动能 增大 但物体内分子的热运动不一定加剧 温度不一定升高 d错 答案 c 点评 本题易错选a b d 由于分子处在永不停息的无规则运动中 分子的平均动能永远不会为零 温度取决于分子热运动的剧烈程度 与物体宏观有序的运动速度大小无关 黑龙江大庆市铁人中学2014 2015学年高二下学期期中 质量相同的0 冰和0 水 下列说法正确的是 a 它们的分子数不同 而分子的平均动能相同b 它们的分子数相同 分子的平均动能也相同c 分子的平均动能不同 冰小 水大d 它们的内能不同 冰少 水多答案 bd 解析 质量相同的0 冰和0 水 摩尔数相同 则分子数相同 温度是分子平均动能的标志 温度相同 则分子的平均动能相同 故b正确 a c错误 若冰溶解成水 要吸收热量 所以冰的内能比水的内能少 故d正确 用r表示两个分子间的距离 ep表示两个分子间相互作用的势能 当r r0时 两个分子间引力等于斥力 设两分子间距离很远时 ep 0 则 a 当r0 r 10r0时 ep随r的增大而增大b 当r r0时 ep随r的减小而增大c 当r r0时 ep最小d 当r r0时 ep 0 对分子势能的理解 解析 当r r0时 分子力的合力为引力 距离增大时 需要克服分子引力做功 所以分子势能ep增大 当r r0时 分子力的合力为斥力 距离r减小时 需要克服分子斥力做功 分子势能也要增大 由上述分析可知 从r r0出发 无论增大距离r还是减小距离r 分子势能均增大 所以在r r0处 分子势能最小 由于题中已规定两分子距离很远时 ep 0 所以r r0处一定是ep 0 答案 abc点评 分子力做正功还是做负功 决定分子势能是减小还是增大 福州市2014 2015学年高二下学期三校联考 下列四幅图中 能正确反映分子间作用力f和分子势能ep随分子间距离r变化关系的图线是 填选图下方的字母 答案 b解析 当rr0时 分子力表现为引力 随分子间距离r增大 分子势能ep增大 当r r0时 分子力为零 此时分子势能最小 故选项b正确 下列叙述正确的是 a 分子的动能与分子的势能之和 叫做这个分子的内能b 物体的内能由物体的动能和势能决定c 物体做加速运动时 其内能也一定增大d 物体的动能减小时 其温度可能升高 对物体的内能的理解 解析 内能是大量分子组成的物体具有的 单个分子无内能可言 a项错 物体的内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和 由物体的温度 体积决定 与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关 物体做加速运动时 其动能增大 但内能不一定增大 故b c错 当物体运动的动能减少时 其温度可能升高 如物体在粗糙的水平面上滑行 因摩擦生热 动能减少温度升高 故d项正确 答案 d 点评 解有关 内能 的题目时 应把握以下几点 内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式 与物体宏观有序运动状态无关 它取决于物质的量 温度 体积及物态 温度是分子平均动能的标志 与单个分子的动能 以及物体的动能无任何关系 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解析 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 甲 乙两名同学对0 的水和0 的冰进行了如下争论 甲说 冰和水的温度相同 所以分子平均动能相等 质量相同时 冰的体积大 因此冰的分子势能大 所以说冰的内能大于水的内能 乙说 0 的水变成0 的冰需要向外界放出热量 在质量相同的情况下 水的内能大于冰的内能 请你判断一下甲 乙两名同学谁的说法是正确的 开放 探究 解析 乙同学的说法成立 甲同学认为冰的体积大 分子势能大 这是错误的说法 冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大 分子势能大小与体积有关 但二者并不一定成正比 0 的冰变为0 的水需吸热 故水的内能大 它们相同的物理量是分子动能 不同的物理量是分子势能 显然水的分子势能大 飞机从地面起飞 随后在高空做高速航行 有人说 在这段时间内 飞机中乘客的势能 动能都增大了 他们身上所有分子的动能和势能也都增大了 因此乘客的内能也增大了 这种说法对吗 为什么 答案 这种说法不对 因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了 物体的内能是由物体内分子的数目 物体的温度和体积决定的 与机械运动无关 机械运动速度的改变以及竖直高度的变化仅改变的是乘客的机械能 不能因此判断其内能的变化情况 易错点 不能正确认识分子势能与分子间距离的关系导致错误案例 分子间距离