高中物理 第一章 分子运动论 第五节 物体的内能 第六节 气体分子运动的统计规律课件 粤教版选修33.ppt

第一章 第五节物体的内能第六节气体分子运动的统计规律 目标定位1 知道温度是分子平均动能的标志 明确分子势能与分子间距离的关系 2 理解内能的概念及其决定因素 3 知道气体分子运动的特点 了解气体分子速率按统计规律分布 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 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 2 物体温度升高时 物体内每个分子的动能都增大吗 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 对于单个分子 温度是没有意义的 所以物体温度升高时 某一个分子的动能可能减小 也可能不变 3 物体做高速运动时 其分子的平均动能会增大吗 答案分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关 1 温度在宏观上是物体程度的标志 在微观上是分子热运动的的标志 2 分子动能的理解 1 由于分子热运动的速率大小不一 因而我们关心的是分子热运动的动能 2 温度是大量分子的标志 但对单个分子没有意义 同一温度下 各个分子的动能不尽相同 冷热 平均动能 平均动能 平均 3 分子的平均动能决定于物体的 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 二 分子势能 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 答案分子力做功对应分子势能的变化 分子势能是由分子间相对位置决定的势能 它随物体体积的变化而变化 与分子间距离r的关系为 1 当r r0时 分子力表现为引力 r增大时 分子力做 填 正 或 负 功 分子势能 填 增大 或 减小 2 当r r0时 分子力表现为斥力 r减小时 分子力做 填 正 或 负 功 分子势能 填 增大 或 减小 3 当r r0时 分子势能 填 最大 或 最小 负 增大 增大 最小 负 4 如果取两个分子间相距无限远时 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1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1 三 内能 1 内能 物体中所有分子做热运动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 1 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 2 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 3 理想气体的内能 理想气体忽略了气体分子的相互作用力和能 理想气体的内能是所有分子的总和 只跟有关 4 内能与机械能的区别和联系区别 与内能不同 机械能是由物体的机械运动速度 相对参考面的高度 物体形变大小等决定的能量 它是对宏观物体整体来说的 联系 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 动能 分子势 温度 不一定 四 气体分子运动的统计规律 1 由于物体是由大量分子组成的 这些分子并没有统一的运动步调 单独来看 各个分子的运动都是不规则的 带有 但从总体来看 大量分子的运动服从一定的 2 气体分子沿各个方向运动的机会均等 3 大量气体分子的速率分布呈现的规律 4 温度升高时 所有分子热运动的平均速率 即大部分分子的速率 但也有少数分子的速率减小 这也是统计规律的体现 中间多 两头少 统计规律 偶然性 增大 增大 题型探究 例1 多选 关于分子的动能 下列说法中正确的是a 物体运动速度大 物体内分子的动能一定大b 物体的温度升高 物体内每个分子的动能都增大c 物体的温度降低 物体内大量分子的平均动能一定减小d 物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关 一 分子动能 答案 解析 解析分子的动能与机械运动的速度无关 温度升高 分子的平均动能一定增大 但对单个分子来讲 其动能可能增大也可能减小 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 二 分子势能 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 答案 解析 三 内能 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 温度是分子热运动的平均动能的标志 内能是所有分子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 故正确答案为d 四 气体分子运动的统计规律 例4在一定温度下 某种气体的分子速率分布应该是a 每个分子速率都相等b 每个分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子数目都很少c 每个分子速率一般都不相等 但在不同速率范围内 分子数的分布是均匀的d 每个分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子数目都很多 答案 解析 解析本题考查理想气体的速率分布规律 解决本题的关键是要熟知气体分子速率分布曲线 由麦克斯韦气体分子速率分布规律知 气体分子速率大部分集中在某个数值附近 速率很大和速率很小的分子数目都很少 所以b正确 达标检测 1 分子动能 下列关于物体的温度与分子动能的关系 说法正确的是a 某物体的温度是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 分子平均动能增大d 物体的运动速度越大 则物体的温度越高 答案 解析 1 2 3 4 解析某种气体温度是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 a错 当温度升高时 分子运动加剧 平均动能增大 但并不是每个分子的动能都增大 b错 c对 物体的运动速度越大 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 所以物体的温度不一定高 d错 1 2 3 4 2 分子势能 多选 图2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2 1 2 3 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 3 4 1 2 3 内能 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 的冰的内能与等质量的0 的水的内能相等 答案 解析 1 2 3 4 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三项错误 故选a 4 气体分子运动的统计规律 如图3是氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布图 由图可得a 同一温度下 氧气分子呈现出 中间多 两头少 的分布规律b 随着温度的升高 每