教科版选修33 2.2温度　内能　气体的压强 课件（41张）.ppt

第二章 2温度内能气体的压强 学习目标1 知道温度是分子热运动平均动能的标志 渗透统计的方法 2 知道分子势能随分子间距离变化的关系 理解分子势能与物体的体积有关 3 知道什么是内能 知道物体的内能跟物体的物质的量 温度和体积有关 知道内能和机械能的区别与联系 4 理解气体压强的微观意义 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 分子动能温度 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 2 物体温度升高时 物体内每个分子的动能都增大吗 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 答案 3 物体运动的速度越大 其分子的平均动能也越大吗 答案不是 分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关 1 分子动能 由于分子永不停息地做而具有的能量 2 温度 温度标志着物体内部大量分子做无规则热运动的剧烈程度 可以作为物体分子热运动的的量度 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 但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 无规则运动 平均动能 平均值 平均 平均动能 3 分子的平均动能取决于物体的 4 分子的平均动能与宏观上物体的运动速度关 填 有 或 无 温度 无 判断下列说法的正误 1 某物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零 2 物体温度升高时 每个分子的动能都增大 3 物体温度升高时 分子的平均动能增大 4 物体的运动速度越大 则物体的温度越高 二 分子势能内能 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 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 答案 4 分子动能和分子势能之和是机械能吗 答案不是 物体中所有分子做热运动所具有的动能和分子势能的总和是内能 1 分子势能 1 定义 分子间由分子力和分子间的决定的势能 2 决定因素 宏观上 分子势能的大小与物体的有关 微观上 分子势能与分子之间的有关 相对位置 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 最小 增大 分子势能与分子间的距离的关系如图1所示 图1 2 内能 1 内能 物体中所有分子做热运动所具有的动能和分子势能的总和 2 任何物体在任何温度下都具有内能 因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的 3 内能的决定因素 从微观上看 物体的内能大小由组成物体的分子 分子热运动的 和分子间距离三个因素决定 从宏观上看 物体的内能由物体的 和体积三个因素决定 总数 平均动能 物质的量 温度 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 判断下列说法的正误 1 当分子间距离r r0时 分子间合力为0 所以分子势能为0 2 当r 时 分子势能最小 且为0 3 当分子间距离由0逐渐增大到 时 分子势能先减小后增大 4 温度高的物体比温度低的物体内能多 5 机械能越大的物体 内能也越大 6 物体的内能与物体的温度和体积都有关系 三 气体的压强 把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm的位置 放手后使它落在秤盘上 观察秤的指针的摆动情况 如图2所示 再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上 观察指针的摆动情况 使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上 观察指针的摆动情况 用豆粒做气体分子的模型 试说明气体压强产生的原理 答案说明气体压强的大小跟两个因素有关 一个是气体分子的平均动能 另一个是分子的密集程度 答案 图2 1 气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的 2 产生原因 大量气体分子对器壁的碰撞引起的 3 决定因素 1 微观上决定于分子的和分子的 2 宏观上决定于气体的和 压力 平均动能 密集程度 温度t 体积v 判断下列说法的正误 1 密闭容器中气体的压强是由气体的重力而产生的 2 密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的 3 温度越高 气体的压强越大 4 气体压强由气体的体积和气体的密度决定 5 气体分子的平均动能越大 分子越密集 气体压强越大 题型探究 一 分子动能温度 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 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 1 1 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3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 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 二 分子势能内能 图3 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 2 内能和机械能的区别与联系 例2 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 直至不能再靠近 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 分子势能和分子动能之和不变 答案 解析 解析由分子动理论的知识 当两个分子相互靠近 直至不能再靠近的过程中 分子力先是表现为引力且先增大后减小 之后表现为分子斥力 一直增大 所以a选项错误 分子引力先做正功 然后分子斥力做负功 分子势能先减小再增大 分子动能先增大后减小 所以b c正确 d错误 因为只有分子力做功 所以分子势能和分子动能的总和保持不变 e选项正确 针对训练 多选 图4为两分子系统的势能ep与两分子间距离r的关系曲线 下列说法正确的是a 当r大于r1时 分子间的作用力表现为引力b 当r小于r1时 分子间的作用力表现为斥力c 当r等于r2时 分子间的作用力为零d 在r由r1变到r2的过程中 分子间的作用力做负功 答案 解析 图4 解析当r r1时 r减小 ep增大 说明克服分子间作用力做功 也说明分子间作用力表现为斥力 因此选项b正确 r1 r r2时 分子势能随分子间距离的增大而减小 说明分子力做正功 因此分子间作用力表现为斥力 所以选项a d均错 r r2时分子间作用力为零 故选项c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 例3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关 故b项错误 故选d 例4下列说法正确的是a 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力b 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力c 气体分子热运动的平均动能减小 气体的压强一定减小d 单位体积的气体分子数增加 气体的压强一定增大 答案 解析 解析气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力 故a正确 b错误 气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关 故c d错误 三 气体的压强 气体压强问题的解题思路 1 明确气体压强产生的原因 大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞 压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 2 明确气体压强的决定因素 气体分子的密集程度与平均动能 3 只有知道了这两个因素的变化 才能确定压强的变化 任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化 达标检测 1 2 3 1 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 解析 1 2 3 解析当分子力表现为引力时 分子间距离增大 分子力减小 分子力做负功 分子势能增大 所以a b不正确 当分子力表现为斥力时 分子间距离减小 分子力增大 分子力做负功 分子势能增大 所以c正确 d不正确 1 2 3 2 关于物体的内能 下列说法中正确的是a 机械能可以为零 但内能永远不为零b 温度相同 质量相同的物体具有相同的内能c 温度越高 物体的内能越大d 0 c的冰的内能与等质量的0 c的水的内能相等 答案 解析 解析机械能是宏观能量 当物体的动能和势能均为零时 机械能就为零 而物体内的分子在永不停息地做无规则运动 且存在相互作用力 所以物体的内能永不为零 a项对 物体的内能与物质的量 温度和体积有关 b c d错误 故选a 1 2 3 3 多选 两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体 已知容器中气体的压强不相同 则下列判断中