高考物理 7.5 内能课件 新人教版选修33.pptVIP

5内能 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 知道什么是分子势能 知道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质的量 温度和体积有关 4 知道内能和机械能的区别与联系 重点 1 分子的平均动能与温度的关系 2 分子势能的概念 3 内能的概念及物体的内能与哪些因素有关 难点 分子势能与分子力做功 分子间距离的关系 一 分子动能和分子势能 热运动 相对位置 分子能量 温度 体积 分子间距离 判一判 1 某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零 2 物体的温度升高时 所有分子的动能都增大 3 分子力做正功 分子势能减小 提示 1 因为分子在永不停息地运动 某种物体的温度是0 物体中分子的平均动能并不为零 1 错误 2 当温度升高时 说明分子运动激烈 平均动能增大 但并不是所有分子的动能都增大 2 错误 3 分子势能的变化与分子力做功有关 分子力做正功 分子势能减小 3 正确 二 内能1 定义物体中所有分子的 与 的总和 2 决定因素物体的内能由物质的量 共同决定 热运动动能 分子势能 温度 体积 想一想 物体运动得越来越快 其内能是否一定发生变化 提示 物体的内能指的是物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和 物体运动得越来越快对应的是机械能 两者本质不同 可在一定条件下相互转化 故物体运动得越来越快 其内能有可能变化 也有可能不变 分子动能和分子势能 探究导引 如图所示 一辆小车从斜面上加速滑下 速度增大 高度降低 在小车滑下的过程中 请思考下列问题 1 小车的速度增大 其分子的动能如何变化 2 小车的高度降低 其分子的势能如何变化 要点整合 1 分子动能 1 单个分子的动能 物体由大量分子组成 每个分子都有分子动能且不为零 分子在永不停息地做无规则热运动 每个分子的动能大小不同 并且时刻在变化 热现象是大量分子无规则运动的统计结果 个别分子的动能没有实际意义 2 分子的平均动能 温度是大量分子无规则热运动的宏观表现 具有统计意义 温度升高 分子的平均动能增大 但不是每一个分子的动能都增大 个别分子的动能可能增大 也可能减小 但总体上所有分子的动能之和一定是增加的 由于不同物质的分子质量不尽相同 所以同一温度下 不同物质的分子热运动的平均动能相同 但平均速率大小一般不相同 2 分子势能分子势能的大小与分子间的距离有关 宏观上与物体的体积有关 当分子间的距离发生变化时 分子力做功 分子势能发生变化 1 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为引力 分子间的距离增大时 分子力做负功 因此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 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 分子力做负功 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 3 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的关系可用如图所示的曲线表示 从图线上看出 当r r0时 分子势能最小 4 分子势能随分子间距离的变化规律类似于弹簧的弹性势能与弹簧长度的变化规律 弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩 势能都会增加 特别提醒 1 温度是分子平均动能的惟一标志 温度为0 的物体的分子平均动能不为零 2 分子势能最小与分子势能为零不同 分子势能的正负表示大于或小于分子零势能 典例1 2012 琼海高二检测 如图所示 甲分子固定在坐标原点o处 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 f 0为斥力 f 0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 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动b 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大c 乙分子由a到c的过程 动能先增大后减小d 乙分子由b到d的过程 两分子间的分子势能一直增加 思路点拨 解答本题应注意以下两点 关键点 1 分子力等于零时 分子速度最大 2 分子力做正功 分子势能减少 分子力做负功 分子势能增加 规范解答 选b 乙分子由a运动到c的过程 一直受到甲分子的引力作用而做加速运动 到c时速度达到最大 而后受到甲分子的斥力做减速运动 a错误 b正确 乙分子由a到c的过程所受引力做正功 分子势能一直减小 分子的动能一直增大 c错误 乙分子由b到d的过程中 先是引力做正功 分子势能减小 后来克服斥力做功 分子势能增加 d错误 总结提升 分子势能图象问题的解题技巧首先要明确分子势能 分子力与分子间距离关系图象中拐点意义的不同 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 而分子力图象的最低点 引力最大值 对应的距离大于r0 分子势能图象与r轴交点的距离小于r0 分子力图象与r轴交点表示平衡距离r0 其次要把图象上的信息转化为分子间距离 再求解其他问题 变式训练 如图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 解析 选b c 分子间距离等于r0时分子势能最小 即r0 r2 当r小于r1时 分子力表现为斥力 当r大于r1小于r2时 分子力表现为斥力 当r等于r2时 分子间的作用力为零 当r大于r2时分子力表现为引力 所以a错 b c正确 在r由r1变到r2的过程中 分子斥力做正功 分子势能减小 d错误 变式备选 下列关于分子力和分子势能的说法中 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 解析 选c 当分子力表现为引力时 分子间距离r r0 随分子间距离的增大 分子力先增大后减小 分子势能增大 a b错 当分子力表现为斥力时 分子间距离r r0 随分子间距离的减小 分子力和分子势能都增大 c对 d错 物体的内能及机械能 探究导引 如图所示 小孩从滑梯上滑下时 其臀部会发热 1 小孩的内能会增大吗 2 小孩的机械能和内能如何变化 要点整合 1 内能是对大量分子而言的 对单个分子来说无意义 2 某种物体的内能在宏观上是由物质的量 温度和体积决定的 3 物体的内能跟物体的机械运动状态无关 4 内能与机械能的区别和联系 微观分子热运动 宏观物体机械运动 分子动能 分子势能 物体的动能 重力势能或弹性势能 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动 与地球相对位置或物体形变决定 对应的运动形式 能量常见的形式 能量存在的原因 物质的量 物体的温度和体积 物体做机械运动的速度 离地高度 或相对于零势能面的高度 或弹性形变 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 在一定条件下可以相互转化 影响因素 是否为零 联系 特别提醒 1 热能是内能通俗但不确切的说法 热量是物体在热传递过程中内能转移的多少 2 物体内分子的平均动能增大时 分子势能不一定增大 反之亦然 典例2 关于物体的内能 下列叙述中正确的是 a 温度高的物体比温度低的物体内能大b 物体的体积增大时 内能也增大c 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同d 内能不相同的物体 它们的分子平均动能可能相同 思路点拨 解答本题要注意以下两点 关键点 1 物体内能的决定因素 2 分子平均动能的标志 规范解答 选d 温度高的物体与温度低的物体相比较 温度低的物体的分子平均动能小 但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小 即物体的内能不一定小 a错 物体的体积增大时 分子间的距离增大 分子势能发生变化 但不能确定分子势能是增大还是减小 即使分子势能增大 而分子的平均动能不能确定是否变化 也不能说明内能增大 b错 内能 相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同 而它们的分子平均动能却不一定相同 c错 内能不同的物体 它们的温度却可能相同 即它们的分子平均动能可能相同 d正确 变式训练 下列说法中正确的是 a 温度低的物体内能小b 温度低的物体 其分子运动的平均速率小c 物体做加速运动时 速度越来越大 物体内分子的平均动能也越来越大d 物体的体积改变 内能可能不变 解析 选d 内能是指物体内部所有分子动能和分子势能的总和 温度是分子平均动能的标志 故温度低的物体内能不一定小 a错 温度低的物体 其分子平均动能小 但由于不同物体的分子质量不同 所以温度低的物体 其分子平均速率不一定小 b错 物体做加速运动时 速度增大 机械能中的动能增大 但分子热运动的平均动能与机械能无关 而与温度有关 故c错 物体的体积改变 分子势能改变 但内能不一定改变 d对 温馨提示 内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和 物体的动能和势能统称为机械能 机械能可以转化为内能 关于机械能与内能的转化问题也是经常考查的内容 典例 重1000kg的气锤从2 5m高处落下 打在质量为200kg的铁块上 要使铁块的温度升高40 气锤至少应落下多少次 设气锤撞击铁块时60 的机械能损失用来升高铁块的温度 取g 10m s2 铁的比热容c 0 462 103j kg 思路点拨 首先依题意求出有多少机械能转化成了内能 或做了多少功 再根据q cm t求出相关量 然后再用需要的总能量除以气锤撞击铁块一次所转化的能量 即可算出所需次数 规范解答 气锤从2 5m高处下落到铁块上损失的机械能 e mgh 1000 10 2 5j 2 5 104j 气锤撞击铁块后用来升高铁块温度的能量为 w e 60 1 5 104j 使铁块温度升高40 所需的热量q cm t 0 462 103 200 40j 3 696 106j 设气锤应下落n次 才能使铁块温度升高40 则由能的转化和守恒定律得n w q 所以则气锤至少应落下247次 答案 247次 分子力做功与分子势能当分子间的距离为平衡位置的距离r0时 分子力为零 分子势能最小 但此时分子势能不一定为零 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为引力 且随着分子间距离的增大 分子力先增大后减小 分子力做负功 分子势能增大 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 分子力增大 分子力做负功 分子势能增大 分子势能的正负与零势能的选取有关 案例展示 2011 南京高二检测 根据分子动理论 物体分子之间的距离为r0时 分子所受的斥力和引力相等 以下关于分子力和分子势能的说法正确的是 a 当分子间的距离为r0时 分子具有最大势能b 当分子间的距离为r0时 分子具有最小势能c 当分子间的距离为r0时 引力和斥力都是最大值d 当分子间的距离为r0时 引力和斥力