2017-2018学年高中物理鲁科版选修3教学案第3节温度与内能版含答案正式版

温度与内能关键语句关键语句温度是分子平均动能的标志，温度越高，分了的平均动能越大，温度对单个分子的动能无意义。分子势能的变化根据分子间作用力做功判断，做正功，分子势能减少，做负功，分子势能增加；分子间距等于 r°时，分子势能最小。分子势能和物体的体积有关，物体体积变化时，分子间距会变化，分子势能也会变化。4.所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能，做功和热传递是改变内能的两种方式。其大小与质量、温度和体积有关。理解-教材新知由基础到車雄 由活学到活用对应学生用书新叨亍’占禅温度与分子平均动能［自读教材抓基础］分子动能分子由于做热运动所具有的动能。平均动能大量分子动能的平均值。温度与平均动能的关系温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小。分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成正比。—温度的微观本质：温度是物体内分子热运动平均动能的标志。［跟随名师解疑难］温度的物理含义宏观上：温度表示物体的冷热程度。⑵微观上：标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志。(3)温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即大量的分子有意义，对单个分子来说,温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不科学的。温度与物体的宏观运动状态无关。单个分子的动能

就是同一个分由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一,子，在不同时刻的动能也不相同。所以研究单个分子的动能没有意义。就是同一个分分子的平均动能只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同。与物质种类、质量、压强、体积无关。［特别提醒］在温度相同时，一切物体分子的平均动能相同，平均速率一般不相同。因为Ek=2mv2,而不同物质的分子质量一般不同。例如，氧气和氢气在温度相同时 ，EkO=E1 21 2kH,即2movo=qmHvh,因为m°>mH,所以vo<vh。［学后自检］(［学后自检］关于分子动能，正确的说法是( )A•某种物体的温度是0C,说明物体中分子的平均动能为零B•物体温度升高时，所有分子的动能都增大C.同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D.物体的运动速度越大，则物体的分子动能也越大解析：选C某种物体的温度是0C,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，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，则日物体的温度不一定高，所以选C。日分子势能［自读教材抓基础］定义分子具有的由分子间的相对位置决定的势能。分子势能的决定因素宏观上：与物体的体积有关。微观上：与分子间的距离有关。若r>ro,当r增大时，分子势能增加。若r<ro,当r减小时，分子势能增加。若r=r°，分子势能最小。［跟随名师解疑难］影响分子势能大小的因素如图1-3-1所示，随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关。分子间距离r=ror>ror<ro分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子间距增大时，分子力做负功分子间距减小时，分子力做负功分子势能最小随分子间距的增大而增大随分子间距的减小而增大［特别提醒］(1)分子力做功是分子势能变化的量度。物体体积改变，分子势能必定发生改变。大多数物质是体积越大，分子势能越大；也有少数反常物质(如冰、铸铁)体积越大，分子势能反而越小。当r=ro时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小值和分子势能为零不是一回事。［学后自检］ (小试身手)关于分子势能，下列说法中正确的是 ( )A•分子势能只由分子引力决定B•分子势能跟物体的体积有关C•物体体积增大时，分子势能一定增加D•物体体积减小时，分子势能一定减小解析：选B物体体积发生变化时，分子势能将发生变化，但没有确定关系。当分子间距离r<ro时，分子力表现为斥力，分子势能随 r的增大而减小；当分子间距离 r>r。时，分子力表现为引力，分子势能随 r的增大而增大；r=ro时，分子势能最小。物体的内能［自读教材抓基础］定义物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。普遍性物体中的分子永不停息地做无规则运动、 分子间有相互作用力，所以任何物体都具有内能。相关因素⑴物体含有的分子数目与物体的质量有关。(2)分子热运动的平均动能与温度有关。⑶分子势能与体积有关。改变内能的方式改变内能的方式有做功和热传递。(1)做功改变内能时，可以使其他形式的能与内能发生转化，内能的变化量可用做功的多少来量度。⑵通过热传递改变物体内能时，内能的变化量由热量来量度，热量和内能变化的过程相联系，热量是过程量。［跟随名师解疑难］对内能的理解(1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。⑵物体内能的决定因素：从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、 分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。改变内能的两种方式及其区别做功热传递特征有力参与做功存在温度差本质内能与其他形式的能转化内能的转移量度功热量举例摩擦、压缩等不同温度的物体接触3.内能与机械能的区别和联系项目内能机械能

对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能和弹性势能能量存在原因由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决疋由于物体做机械运动或物体形变或被举咼而具有影响因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的咼度或弹性形变程度是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化［学后自检］ （小试身手）关于物体的内能，以下说法正确的是（ ）A•不同物体温度相等，内能也相等B•所有分子的势能增大，内能也增大C.做功和热传递都能改变物体的内能，但二者本质不同D•只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等解析：选C物体的内能包括所有分子动能和分子势能之和， A、B均错；通过做功改变内能，是其他形式的能与内能的转化， 而通过热传递改变内能，则是内能在物体间的转移，二者有本质的不同，C项正确；两物体质量相同，但种类不一定相同，分子总数就不一定相等，即使温度、体积相等，内能也不一定相等， D项错。把握*把握*命题热点硏壬题知考情知规律授技眄 知能妊扌戸1郭对分子势能的考查［典题例析］1.（多选）（海南高考）两分子间的斥力和引力的合力 F与分子间距离r的关系如图1-3-2中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为ro,相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 （ ）图1-3-2A.在r>ro阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B.在rvro阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C.在r=r0时，分子势能最小，动能最大D.在r=r0时，分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变[思路点拨]分子间作用力何时表现为引力，何时表现为斥力？提示：r>r0时，引力；r<r0时，斥力。分子力做正功时，分子势能如何变化？分子动能如何变化？提示：分子势能减少，分子动能增加。解析：在r>ro阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确；在rvro阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误；在r=ro时，分子势能最小，动能最大，故选项 C正确；在r=ro时，分子势能最小，但不为零，故选项 D错误；在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项 E正确。答案：ACE[探规寻律]分子势能图像问题的解题技巧明确分子势能、分子力与分子间距离图像中拐点意义的不同，分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离 r0,而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于ro。分子势能图像与r轴交点表示的距离小于ro,分子力图像与r轴交点表示平衡距离ro，其次要把图像上的信息转化为分子间距离再求解其他问题。[跟踪演练]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分子间作用力表现为引力时，随分子间距离增大，要克服分子引力做功，分子势能增大，但分子间作用力可能先增大后减小， 也可能一直减小；分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离减小，分子间作用力增大，克服斥力做功，分子势能增大， C正确。对物体内能的考查［典题例析］2•下列关于内能的说法中，正确的是（ ）A.不同的物体，若温度相等，则内能也相等B•物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大C.对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能D.冰融化成水，温度不变，则内能也不变［思路点拨］⑴物体内能的决定因素是什么？提示：质量、温度和体积。（2）内能与机械能有什么关系？提示：没有必然的联系。⑶改变物体内能的方式有哪些？提示：做功和热传递。解析：不同的物体，温度相同，只是分子的平均动能相同，但物质的量和分子势能两个因素不确定，故内能不一定相等， A错；物体的速度是宏观量，物体的速度增大，分子热运动的动能不一定增大，内能不一定增大，B错；改变物体内能的方式有两种即做功和热传递，对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能， C对；冰融化成水，温度不变，分子的平均动能不变，体积变小，分子间距变小，分子势能增加，故内能增加， D错。答案：C［探规寻律］影响物体内能的因素有温度、体积和物体的质量 （或所包含分子的个数），且内能与机械能无关。［跟踪演练］（四川高考）物体由大量分子组成，下列说法正确的是 （ ）A.分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C.物体的内能跟物体的温度和体积有关

D•只有外界对物体做功才能增加物体的内能并不能说明每一个解析：选C分子运动的剧烈程度是针对大量分子的统计规律而言,并不能说明每一个分子的运动情况，故A选项错误；根据分子间的引力大小与分子间的距离之间的关系 （分子间的引力大小随分子间的距离的减小而增大 ）可知，B选项错误；从宏观角度看，物体的内能与物体的温度和体积有关，故C选项正确；改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，故D选项错误。应用•落实体验应用•落实体验凜堂对点练猱下综合练对应学生用书耀时书弔14关［课堂双基落实］•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，物体的温度越高，则分子的平均动能越大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，则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大解析：选A温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但有些分子的动能可能减小，A正确，B错误；内能增大，温度不一定升高，因为增加的内能可以只改变分子势能，C错误；不同种类的分子，分子质量不一定相等，因此无法比较分子的平均速率大小，D错误。•分子间距离增大时，分子势能将（ ）A.增加 B.减小C不变 D•不能确定解析：选D分子势能的变化与分子力做功紧密联系。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大。当r>ro时，r增大，分子力做负功，分子势能增大；当r<ro时，r增大，分子力做正功，分子势能减小。由此可知选项D正确。下列说法正确的是（ ）A•分子的动能与分子的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解析：选D内能是对物体内所有分子而言的，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；物体的温度决定分子的平均动能，与物体宏观运动的动能无关，因此选项 D是正确的。—10如果取分子间距离r=ro（ro=10m）时为分子势能的零势能点， 则r<ro时，分子势能为 值；r>ro时，分子势能为 值（填“正”“负”或“零”）。按规定的零势能点，试着在图1-3-3上画出Ep-r的图像。解析：当r=ro时，分子势能最小，所以若规定此时分子势能为零，则无论 r<ro,还是r>ro，分子势能均为正值。答案：正正如图所示［课下综合检测］一、选择题1.关于热量、内能、温度的关系，下面说法中不正确的是 （ ）A•温度是物体内能的标志B.热量是热传递过程中物体内能转移量的量度C•内能少的物体也可能将其部分内能转移到内能多的物体D•内能总是从分子平均动能大的物体转移到分子平均动能小的物体上解析：选A温度是分子平均动能的标志， 而不是物体内能多少的标志， 因为决定内能的因素还有质量、体积等因素。可见选项 A是错误的。选项B符合热量的定义，因此是正确的。内能少的物体若温度较高，而内能多的物体其温度较低，则根据热传递的条件和规律，知选项C正确。分子平均动能大的物体就是温度高的物体，根据热传递的条件和规律，知选项D正确。2•关于机械能和内能，下列说法中正确的是 （ ）A•机械能大的物体，其内能一定很大B•物体的机械能损失时，内能却可以增加C物体的内能损失时，机械能必然减少D.物体的内能为零时，机械能可以不为零解析：选B内能和机械能是两种不同形式的能量，两者并不存在必然联系。只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故 A、C错，B对；因为物体分子总在不停地做无规则运动，故内能不可能为零， D错。3.（福建高考）下列四幅图中，能正确反映分子间作用力 f和分子势能Ep随分子间距离rr变化关系的图线是解析：选B本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化关系， 意在考查考生对该部分知识的了解情况。当r=ro时，分子间作用力f=0，分子势能Ep最小，排除A、C、D，选B。4•对于物体的“热胀冷缩”现象，下列说法中正确的是 （ ）A•物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；温度降低后，分子的平均动能减小，分子势能没有变化B•受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大；遇冷收缩后，体积减小，分子势能减小，分子的平均动能不会改变C.受热膨胀，温度升高，分子的平均动能增大，体积增大，分子势能也增大；遇冷收缩，温度降低，分子的平均动能减小，体积减小，分子势能也减小D•受热膨胀，分子的平均动能增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子的平均动能减小，但分子势能增大解析：选C物体受热后温度升高，分子平均动能增大，物体膨胀，体积增大，分子势能增大，遇冷后温度降低，体积减小，分子平均动能和分子势能都减小。（多选）当氢气和氧气温度相同时，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解析：选AB因为温度是分子平均动能的标志，现在氢气和氧气温度相同，所以二者分子的平均动能相等，故A选项正确；因为氢气分子的质量较小，而氢气和氧气分子的平均动能相等，所以氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故 B选项正确，D选项错误；因为两种气体的质量未知，所以二者的分子数目未知，故 C选项错误。（北京高考）下列说法中正确的是（ ）A•物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B•物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C物体温度降低，其内能一定增大D•物体温度不变，其内能一定不变解析：选B根据温度是分子平均动能的标志知， 温度升高，分子热运动的平均动能增大；温度降低，分子热运动的平均动能减小，选项 A错误，B正确。理想气体的温度升高，内能增大；温度降低，内能减小，选项 C错误。晶体熔化或凝固时温度不变，但是内能变化，熔化时吸收热量，内能增大；凝固时放出热量，内能减小，选项 D错误。（多选）（新课标全国卷I）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.分子势能和动能之和不变解析：选BCE本题考查分子力、分子力做功和分子势能的概念，意在考查考生对分子力、分子力做功与分子势能关系的掌握情况。分子力应先增大，后减小，再增大，所以 A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功， B选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变， 所以C、E选项正确，D错误。二、非选择题（江苏高考）密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大。从分子动理论的角度分析，