高中物理 第七章 分子动理论 5 内能课件 新人教版选修33.ppt

第七章 5内能 学习目标1 知道温度是分子平均动能的标志 2 明确分子势能与分子间距离的关系 3 理解内能的概念及其决定因素 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 分子动能 分子处于永不停息的无规则运动中 因而具有动能 1 为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能 答案分子动能是指单个分子热运动的动能 但分子是无规则运动的 因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同 所以研究单个分子的动能没有意义 我们主要关心的是大量分子的平均动能 答案 答案 答案温度是大量分子无规则热运动的集体表现 含有统计的意义 对于个别分子 温度是没有意义的 所以物体温度升高时 个别分子的动能可能减小 也可能不变 2 物体温度升高时 物体内每个分子的动能都增大吗 答案不是 分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关 3 物体运动的速度越大 其分子的平均动能也越大吗 1 分子动能 由于分子永不停息地做而具有的能量 2 温度的理解 1 在宏观上 温度是物体程度的标志 2 在微观上 温度是物体分子热运动的的标志 无规则运动 冷热 平均动能 3 分子动能的理解 1 由于分子热运动的速率大小不一 因而重要的不是系统中某个分子的动能大小 而是所有分子的动能的 即分子热运动的动能 2 温度是大量分子的标志 对个别分子没有意义 同一温度下 各个分子的动能不尽相同 3 分子的平均动能与宏观上物体的运动速度关 填 有 或 无 平均值 平均 平均动能 无 二 分子势能 1 功是能量转化的量度 分子力做功对应什么形式的能量变化呢 答案分子力做功对应分子势能的变化 答案 2 若分子力表现为引力 分子间距离增大时 分子力做什么功 分子势能如何变化 分子间距离减小时 分子力做什么功 分子势能如何变化 答案负功分子势能增加正功分子势能减小 答案 3 若分子力表现为斥力 分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢 答案分子间距离增大时 分子力做正功 分子势能减小 分子间距离减小时 分子力做负功 分子势能增大 1 分子势能的大小是由分子间的决定的 2 决定因素 1 宏观上 分子势能的大小与物体的有关 2 微观上 分子势能与分子之间的有关 相互位置 体积 距离 3 分子力 分子势能与分子间距离的关系 引力 负功 斥力 负功 增大 增大 最小 分子势能与分子间的距离的关系如图1所示 图1 三 内能 1 结合影响分子动能和分子势能的因素 从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些 答案 微观上 物体的内能取决于物体所含分子的总数 分子的平均动能和分子间的距离 宏观上 物体的内能取决于物体所含物质的量 温度和体积及物态 答案 答案 2 物体的内能随机械能的变化而变化吗 内能可以为零吗 答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化 因此其内能不一定变化 两者之间没有必然联系 组成物体的分子在做永不停息的无规则运动 因此物体的内能不可能为零 1 内能 物体中所有与的总和 2 普遍性 组成任何物体的分子都在做着无规则的 所以任何物体都具有内能 3 相关因素 1 物体所含的分子总数由决定 2 分子热运动的平均动能由决定 3 分子势能与物体的有关 故物体的内能由 共同决定 同时受物态变化的影响 分子的热运动动能 分子势能 热运动 物质的量 温度 体积 物质的量 温度 体积 4 机械能与内能物体具有内能的同时也可以具有机械能 当物体的机械能增加时 内能 填 一定 或 不一定 增加 但机械能与内能之间可以相互转化 不一定 题型探究 1 温度是分子平均动能的标志 温度越高 分子的平均动能越大 但个别分子的动能可能减小 也可能不变 2 由于分子永不停息地做无规则运动 所以分子平均动能不能为零 3 分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关 一 分子动能 例1下列说法正确的是a 只要温度相同 任何物体分子的平均动能都相同b 分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能c 100个分子的动能和分子势能的总和就是这100个分子的内能d 温度高的物体中每一个分子的运动速率大于温度低的物体中每一个分子的运动速率 答案 解析 解析温度相同 物体分子的平均动能相同 a正确 分子动能是由于分子无规则运动而具有的动能 b错误 物体内能是对大量分子而言 对100个分子毫无意义 c错误 相同物质 温度高的物体分子平均速率大 温度是分子平均动能大小的标志 对单个分子没有意义 d错误 二 分子势能 如果取两个分子间相距无穷远时 此时分子间作用力可忽略不计 的分子势能为零 分子势能ep与分子间距离r的关系可用如图2所示的实线表示 分子力f与分子间距离r的关系如图中虚线所示 图2 由图可知 当r r0时 f 0 此时分子势能最小 且小于0 当r r0 随着r的增大 分子势能增大 当r r0 随着r的减小 分子势能增大 2 分子势能的变化情况只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 分子势能增大 分子力做功的值等于分子势能的变化量 例2甲 乙两分子相距较远 此时它们之间的分子力可以忽略 设甲固定不动 在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中 关于分子势能的变化情况 下列说法正确的是a 分子势能不断增大b 分子势能不断减小c 分子势能先增大后减小d 分子势能先减小后增大 解析 答案 解析r r0时 靠近时引力做正功 ep减小 r r0时 靠近时斥力做负功 ep增大 a 乙分子从a到b过程中 分子力增大 分子势能增大b 乙分子从a到c过程中 分子力先增大后减小 分子势能一直减小c 乙分子从b到d过程中 分子力先减小后增大 分子势能一直增大d 乙分子从c到d过程中 分子力增大 分子势能减小 例3如图3所示 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f与两分子间距离关系如图中曲线所示 现把乙分子从a处逐渐向甲分子靠近 则 解析 答案 图3 解析从a到c的过程中 分子力表现为引力 做正功 故分子势能减小 分子力先增大后减小 从c到d过程中 分子力表现为斥力 分子力做负功 故分子势能增加 分子力增大 b正确 分子势能图象问题的解题技巧 1 要明确分子势能 分子力与分子间距离关系图象中拐点的不同意义 分子势能图象的最低点 最小值 对应的距离是分子平衡距离r0 分子力图象与r轴交点的横坐标表示平衡距离r0 2 要把图象上的信息转化为分子间距离 再求解其他问题 三 内能 1 温度 内能的区别 1 温度宏观上表示物体的冷热程度 是分子平均动能的标志 2 内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和 2 内能和机械能的区别与联系 例4下列说法正确的是a 铁块熔化成铁水的过程中 温度不变 内能也不变b 物体运动的速度增大 则物体中分子热运动的平均动能增大 物体的内能增大c a b两物体接触时有热量从物体a传到物体b 这说明物体a的内能大于物体b的内能d a b两物体的温度相同时 a b两物体的内能可能不同 分子的平均速率也可能不同 答案 解析 解析解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解 温度是分子平均动能的标志 内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和 故温度不变时 内能可能变化 a项错误 两物体温度相同 内能可能不同 分子的平均动能相同 但由知 分子的平均速率可能不同 故d项正确 最易出错的是认为有热量从a传到b a的内能肯定大 其实有热量从a传到b 只说明a的温度高 内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素 故c项错误 机械运动的速度与分子热运动的平均动能无必然关系 故b项错误 故选d 达标检测 1 分子动能 当氢气和氧气的质量和温度都相同时 下列说法中正确的是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 解析 解析因温度是分子平均动能的标志 所以选项a正确 因为氢气分子和氧气分子的质量不同 且mh2 mo2 平均动能又相等 所以分子质量大的平均速率小 故选项b正确 d错误 虽然气体质量和分子平均动能都相等 但由于气体摩尔质量不同 所以分子数目不相等 因此选项c错误 1 2 3 4 2 分子力和分子势能 下列关于分子力和分子势能的说法正确的是a 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大b 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小c 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大d 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 答案 1 2 3 4 a 乙分子的加速度先减小 后增大b 乙分子到达r0处时速度最大c 分子力对乙一直做正功 分子势能减小d 乙分子在r0处时 分子势能最小 3 分子势能与分子力做功 如图4所示 设有甲 乙两分子 甲固定在o点 r0为其平衡位置间的距离 今使乙分子由静止开始只在分子力作用下 由距甲0 5r0处开始沿x方向运动 则 答案 解析 图4 1 2 3 4 解析两分子间的斥力和引力的合力f与分子距离的关系如图中曲线所示 曲线与r轴交点的横坐标为r0 由图可知 乙分子受到的分子力先变小 位于平衡位置时 分子力为零 大于平衡位置时 分子力先变大再变小 故乙分子的加速度是先变小再反向变大 再变小 故a错误 当r小于r0时 分子间的作用力表现为斥力 f做正功 分子动能增加 势能减小 当r等于r0时 动能最大 势能最小 当r大于r0时 分子间作用力表现为引力 分子力做负功 动能减小 势能增加 故b d正确 c错误 故选b d 1 2 3 4 4 内能 关于物体的内能 下