高中物理人教版选修3-3课件：7.5内能

5.内能\n\n\n\n一、分子动能1．定义：分子由于永不停息地做而具有的能．2．分子平均动能：所有分子运动动能的．3．温度的微观意义：温度是分子热运动的的标志．无规则运动平均值平均动能\n二、分子势能1．定义：由分子间的分子力和分子间的决定的势能．2．分子势能的决定因素(1)宏观上：分子势能的大小与物体的有关．(2)微观上：分子势能与分子之间的有关；①当r>r0时，分子力表现为，若r增大，需做功，分子势能增加．相对位置体积距离引力克服引力\n②当r<r0时，分子力表现为，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增加．③当r＝r0时，分子势能．3．结论：物体的体积变化时，之间的距离会随之变化，也会发生变化．因此，分子势能与物体的有关．斥力最小分子分子势能体积\n三、内能1．定义：物体中所有分子热运动的平均动能与的总和叫物体的内能．2．普遍性：物体中的分子永不停息地做、分子间存在，所以任何物体都具有．3．决定因素：物体所含的分子总数由物质的量决定．分子的热运动平均动能由决定，分子势能与物体的有关，故物体的内能由物质的量、、共同决定，同时受物态变化的影响．分子势能无规则运动相互作用力内能温度体积温度体积\n\n一、分子动能与温度的关系1．单个分子的动能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，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义．\n2．分子的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能．(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同．【特别提醒】物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大．\n下列说法中正确的是()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．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D．温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率\n解析：温度相同，物体分子平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能，B错；物体内能是对大量分子而言，对于10个这样少的分子无意义，故C错；温度高的物体分子的平均速率大(相同物质)，但具体的每一个分子的速率是不确定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故D错．答案：A\n二、影响分子势能大小的因素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．\n分子间距离r＝r0r＞r0r＜r0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分子力等于零表现为引力表现为斥力\n1.分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在r＝r0处．2．由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关．同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)．例如，0℃的水结成0℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了．\n下列关于分子势能的说法中正确的是()A．宏观上分子势能同体积无关B．分子间距离增大时，分子势能增大C．分子间距离增大时，分子势能减小D．物体温度不变，而物体内能增加，则分子势能一定增加\n解析：当分子间距离r＞r0时，分子间作用力为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增加；当分子间距离r＜r0时，分子间作用力为斥力，当分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增加，而分子间距变化宏观表现为体积的变化，故A、B、C选项错误．因为物体内能是物体内所有分子的动能与势能和．温度不变其分子总动能不变，所以内能增加，一定是分子势能增加．D选项正确．答案：D\n三、对物体内能的理解1．内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．2．物体的内能跟物体的机械运动状态无关．3．决定因素(1)在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；(2)在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积．\n4．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、重力或弹性势能能量存在原因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和物体形变或与地球的相对位置决定影响因素物质的量、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高度或弹性形变)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\n下列关于物体内能的说法中正确的是()A．0℃的水比0℃的冰的内能大B．物体运动的速度越大，则内能越大C．水分子的内能比冰分子的内能大D．100g0℃的冰比100g0℃的水的内能小\n解析：答案：D选项个性分析A错误物体的内能还与分子数有关，即与物质的量有关B错误宏观物体的速度与分子的动能无关，故与物体的内能也无关C错误讨论单个分子的内能没有意义D正确同样质量的冰变成水要吸收热量，物体的内能要增加\n四、温度、内能、热量、热能这几个热学概念的区别1．温度：温度的概念在前边已经具体地学过，其高低直接反映了物体内部分子热运动的情况，所以在热学中温度是描述物体热运动状态的基本参量之一．温度是大量分子热运动的集体表现．是含有统计意义的，对于单个分子来说，温度是没有意义的．\n2．内能：物体内所有分子的动能和势能的总和．内能和机械能是截然不同的，内能是由大量分子的热运动和分子之间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体的相对位置及形变所决定的能量，内能和机械能之间可以相互转化．3．热量：是指热传递过程中内能的改变量．热量用来量度热传递过程中内能转移的数量．一个物体的内能是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物理量．4．热能：是内能通俗的而不甚确切的说法．\n对于热量、功、内能三个物理量，下列说法中正确的是()A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能改变的量度C．热量、功、内能的单位各不相同D．热量和功由过程决定的，而内能是由物体状态决定的\n解析：热量、功为过程量，内能为状态量，且热量、功都可表示物体能量的变化，而内能是表示物体具有能量的一种表达方式，三者的国际制单位都为焦耳．答案：BD\n◎教材资料分析〔思考与讨论〕——教材P15假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为零，使一个分子固定，另一个分子从无穷远逐渐向它靠近，直至相距很近很近．两分子间距离为r0时分子间的引力与斥力平衡．把移动过程分为r>r0和r<r0这样两个阶段．\n1．这两个阶段中分子间的力在做正功还是负功？分子势能各在怎样变化？2．分子势能何时最低？3．在图中画出分子势能Ep与分子间距离r关系的曲线，要求表现出Ep最小值的位置及Ep变化的大致趋势．\n4．如果两个分子只受两者间分子力的作用，从力的角度讲，什么情况下两分子处于平衡状态？从分子势能的角度讲呢？【点拨】1.当分子间的距离大于r0时，分子间表现为引力，当分子间的距离小于r0时，分子间表现为斥力，当分子间距离大于10r0时，分子间作用力可视为零，所以当两分子靠近过程中，分子力先是做正功后做负功，外力先做负功后做正功，分子势能先减小后增大．\n2．当两分子间距为r0时，分子势能最小．3．如图所示．4．如果两个分子只受两者间分子力的作用，当引力大小等于斥力时，分子处于平衡状态，从分子势能的角度讲分子的势能最小时，分子处于平衡状态.\n\n设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子在从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法正确的是(不考虑其他分子的影响)()A．r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B．r＝r0时，动能最大，势能最小C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．以上说法都不对\n解析：答案：ABC选项个性分析A正确r＞r0时，分子力为引力，靠近过程中，分子力做正功，分子势能减小，其动能增大B正确r＝r0时，分子动能最大，分子势能最小C正确r＜r0时，分子力为斥力，靠近过程中，分子力做负功，分子势能增大，其动能减小D错误见以上分析\n【反思总结】(1)分子势能与分子力做功有关，分子力做正功，分子势能减小，动能增大；克服分子力做功，分子势能增大，动能减小(2)分子的受力方向与运动方向相同还是相反，决定分子力是做正功还是做负功，继而决定分子势能是减小还是增大．\n【跟踪发散】1－1：如图所示，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．F＞0时为斥力，F＜0时为引力．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()\nA．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．乙分子从a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子从b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加\n解析：乙分子由a运动到达c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到达c时速度达到最大，而后受甲的斥力减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功至c点，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错误．答案：BC\n关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．水分子的内能比冰分子的内能大B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C．一定质量的0℃的水结成的0℃的冰，内能一定减少D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能\n解析：因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，放出热量，使得内能减小．答案：C\n【反思总结】分析物体内能变化的基本方法有两种：(1)根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三看体积．(2)从能量的观点分析(即根据热力学第一定律)，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越．\n【跟踪发散】2－1：关于质量和温度均相同的一杯水和一个钢球，下列说法正确的是()A．它们的内能一定相等B．它们的分子平均动能一定相等C．它们的分子的平均速率一定相等D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变\n解析：水和钢球温度相同，分子的平均动能相同，故B对，但水分子、钢球分子质量不同，平均速率不同，C错；水和钢球分子势能不一定相同，内能可能不同，故A错，由于两者温度相等，不会发生热传递现象，所以它们的内能各自保持不变，D对．答案：BD\n\n1．对不同的物体而言，下列说法中正确的是()A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率\n解析：温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同；对单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律．答案：A\n2．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，物体内能也增大C．温度升高，分子平均动能增大，但内能不一定增大D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体内能一定相等\n解析：物体内能包括分子动能和分子势能两部分，温度相等亦即分子平均动能相等，但分子势能不一定相等，即内能不一定相等，A错误，C正确；分子的势能增大，分子的平均动能变化情况不明，内能不一定增大，B错误；物体的内能由物体分子的势能、分子平均动能及物体所含分子数的多少决定，两物体质量相等，但物质的量不一定相等，即分子数不一定相等，D错误．答案：C\n3．(2011·四川高二检测)如图所示，小孩下滑过程中，从能量的转化和转移的角度可用下面三句话来概括①小孩克服摩擦做功，动能转化为内能②小孩从滑梯上滑下时，重力势能转化为动能③小孩的臀部吸热，内能增加，温度升高以下排序正确的是()A．①②③B．②③①C．②①③D．③②①\n解析：小孩从高处由静止滑下，重力做功，重力势能转化为动能，在运动过程中，小孩要克服摩擦，消耗机械能(动能)转化为热能(内能)，部分被小孩臀部吸收，温度升高，故能量转化顺序为②①③，C对，A、B、D错．答案：C\n4．如图所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是()A．当r<r0时，r越小，则分子势能Ep越大B．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大C．当r＝r0时，分子势能Ep最小D．当r→∞时，分子势能Ep最小\n解析：当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r>r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，引力做负功，分子势能增加趋近于零，故本题应选A、C.答案：AC\n5．一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则()A．因气体温度与机械运动速度无关，故容器内气体温度不变B．因容器是绝热的，故容器中气体内能不变C．因容器突然停止运动，气体分子运动速度亦随之减小，故容器中气体温度降低D．容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体温度将升高\n解析：容器里的分子除做无规则的热运动外，还随容器做机械运动，当容器停止机械运动时，气体分子由于惯性与器壁或分子间的碰撞，使热运动加剧，气体的温度升高，故D选项正确．答案：D