鲁科版选修33 温度与内能 第1课时 学案 (1).docx

第3节温度与内能1分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。2知道什么是分子势能，改变分子间距必须克服分子力做功，分子势能与物体体积有关。3知道什么是内能，内能与物体的温度和体积有关。能区别内能和机械能。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？提示：从热胀冷缩方面考虑。1温度与分子平均动能(1)分子动能是分子做无规则运动所具有的能；(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；(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。2分子势能由于分子间存在着分子力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。当分子间距离r大于r0时，分子间的相互作用力表现为引力，要增大分子间的距离，必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间距离的增大而增大；当分子间距离r小于r0时，分子间的相互作用力表现为斥力，要减小分子间的距离，必须克服斥力做功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大。物体的体积变化时，分子间距离发生变化，分子势能随着发生变化，可见分子势能跟物体的体积有关系。3物体的内能(1)物体中所有分子动能和势能的总和，叫做物体的内能，对于给定的物体，其内能大小跟物体的质量、温度和体积有关。(2)改变物体内能的两种途径：做功和热传递。做功可以改变物体的内能。做功改变物体内能，是内能和其他形式的能间的转化，内能的变化量可以用做功的多少来量度。外力对物体做了多少功，物体的内能就增加多少；反之，物体对外做了多少功，物体内能就减少多少。热传递可以改变物体的内能。热传递改变物体的内能，是物体间或同一物体不同部分间内能的转移，内能的变化可用热量来量度，物体吸收热量，内能要增加，物体放出热量，内能要减小。1温度的微观含义物体的温度是大量分子热运动剧烈程度的表现，分子热运动越剧烈，物体的温度就越高，分子热运动的平均动能就越大，所以说温度是分子热运动的平均动能的标志，这是对温度概念从物体的冷热程度的简单认识，进一步深化到它的微观含义，也是本质的含义，但对个别分子来说，温度无实际意义。2分子势能的变化与分子间距离的变化关系分子势能的变化与分子力做功有关，可用分子力做功来量度(如图)以r处为零势能处。(1)当rr0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加。(2)当rr0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加。(3)当r=r0时，分子势能最小(但不一定为零)。3内能和机械能的区别内能和机械能是两种不同形式的能，物体的机械能可以为零，而物体的内能永远不可能为零，在一定条件下两者可以相互转化。物体的内能由热运动状态决定，而机械能由机械运动的状态决定，一个物体可以同时具有内能和机械能，例如空中飞行的飞机同时具有内能和机械能。4内能与热量之间的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量，如果没有热传递，就无所谓热量，但此时物体仍有确定的内能。例如，我们可以说“某物体在某温度时具有多少内能”而不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。类型一 对温度概念的理解【例1】 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物体温度升高时，每个分子的动能都增大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，则物体的温度越高点拨：牢牢把握温度是分子平均动能的标志这一概念。解析：某种物体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动激烈，分子平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，则物体的温度不一定高，所以选c项。答案：c题后反思：因为温度是分子平均动能的唯一标志，0 的物体中分子的平均动能也有一定值，并不为零。由于没有区分物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度，而错选d。与初中温度的定义(温度是表示物体冷热程度的物理量)进行对比，加深理解。类型二 对分子势能的理解【例2】 设rr0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是()。arr0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小brr0时，动能最大，势能最小crr0时，分子力做负功，动能减小，势能增大d以上说法不对点拨：分子势能是相互作用的分子间由相对位置决定的能，从微观上讲与分子间距有关，从宏观上讲与物体体积有关。解析：当两个分子从远处开始靠近的过程中，rr0时两者之间先是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故a项正确。当rr0时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理可知，分子动能减小，故c项正确。由上两种情况分析可知，当rr0时，分子的动能最大，分子势能最小，b项也正确。答案：abc题后反思：本题主要考查分子力做功与分子势能变化的关系。由上面的解答也可以更好地理解epr的关系图，当然本题也可以由epr的关系图直接得出结论。类型三 对物体的内能的理解【例3】 下列说法正确的是()。a分子的动能与分子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，物体的温度可能增加点拨：(1)单个分子无内能可言。(2)内能与宏观的机械能无关。(3)温度与宏观运动的动能无关。解析：内能是指整个物体的，单个分子无内能可言，选项a是错误的。物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项b也是错误的。物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项c也是错误的。物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项d是正确的。答案：d题后反思：物体的内能是本节的重点与难点，除了注意内能的微观因素与宏观因素之外，一定不能对单个分子谈内能。1关于温度的概念，下列说法中正确的是()。a温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大b温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大c某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高d甲物体的温度比乙物体高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大解析：温度是分子平均动能的标志，温度越高，则物体内分子的平均动能越大，不一定每一个分子动能都增大，分子平均动能大，不一定分子的平均速率就大。因为不同分子，分子的质量不同，平均动能相同的不同分子，质量大的分子的平均速率小。综上所述a、c正确。答案：ac2如图，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()。a乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动b乙分子从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解析：由题图可知f0处，c点是平衡位置，rr0，当rr0时表现为引力，rr0时表现为斥力。所以abc，分子力做正功，动能增加，分子势能减少，cd，分子力做负功，动能减少，势能增加，所以a、d错，b、c正确。答案：bc3关于物体内能的下列说法中正确的是()。a每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能b物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能c一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化d一个物体内能的多少，与它的机械能多少无关解析：物体内所有分子的动能与势能总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义。物体的内能与其所含分子的动能与势能有关，与物体的动能和势能即机械能无关。故b、d正确。答案：bd4把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)？()。a物体的动能增大，分子的平均动能也增大b物体的重力势能减小，分子势能却增大c物体的机械能保持不变d物体的内能保持不变解析：物体下落过程，不考虑空气阻力，只有系统内的重力做功，机械能不变；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，因此，选项a和b是错误的。答案：cd5 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