選修33內(nèi)能教案

1、目標(biāo)導(dǎo)航(1) 知道分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟溫度有關(guān)，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。(2) 知道什么是分子的勢(shì)能；知道改變分子間的距離，分子勢(shì)能就發(fā)生變化；知道分子 勢(shì)能跟物體體積有關(guān)。(3) 知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)。 能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能。誘思導(dǎo)學(xué)1 分子動(dòng)能(1) 分子平均動(dòng)能做熱運(yùn)動(dòng)的分子，都具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，若想研究單個(gè)分子的動(dòng)能是非常困難、也是沒(méi)有必要的。熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)， 所以，重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，即分子平均動(dòng)能。(2) 溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。說(shuō)明：

2、溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，含有統(tǒng)計(jì)的意義，對(duì)于個(gè)別分子， 溫度是沒(méi)有意義的。分子平均動(dòng)能的大小由溫度高低決定：溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小；溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變。溫度升高，分子的平均 動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，可能有個(gè)別的分子動(dòng)能反而減小。分子的平均動(dòng)能大小只由溫度決定， 與物質(zhì)的種類無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，只要處于同一溫 度下，任何物質(zhì)分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能都相同。 由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同， 因此， 在同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小也不相同。2. 分子勢(shì)能(1) 分子勢(shì)能由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互

3、作用的勢(shì)能。這就是分子勢(shì)能。 分子勢(shì)能的大小有分子間的相互位置決定。分子勢(shì)能的變化非常類似于長(zhǎng)度變化的彈簧中的彈性勢(shì)能的變化。(2) 影響分子勢(shì)能大小的因素分子勢(shì)能的變化與分子間分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，即與物體的體積有關(guān)。的距離發(fā)生變化時(shí)分子力做正功還是負(fù)功有關(guān)。具體情況如下： 當(dāng)分子間的距離r ro時(shí)(此時(shí)類似于被拉伸的彈簧)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力,分子間的距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。 當(dāng)分子間的距離r :：: ro時(shí)（此時(shí)類似于被壓縮的彈簧），分子間的作用力表現(xiàn)為斥力, 分子間的距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

4、。 當(dāng)r時(shí)（此時(shí)相當(dāng)于彈簧處于自由伸長(zhǎng)狀態(tài)），分子勢(shì)能最小。（3）分子勢(shì)能變化曲線如下圖7. 5- 1所示。最小7. 5 1說(shuō)明：由于物體分子距離變化的宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化，所以微觀的分子勢(shì)能變化對(duì)應(yīng)于宏觀的物體體積變化。但是，同樣是物體體積增大（或減?。袝r(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能增大（或減?。ㄔ趓 r0范圍內(nèi)）；有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能減小 （或增大）（在r : r0范圍內(nèi)）。 分子勢(shì)能與物體體積有關(guān)， 但不能簡(jiǎn)單理解成物體體積越大，分子勢(shì)能就越大；體積越小，分子勢(shì)能就越小。如 0C的水變成0C的冰后，體積變大，但分子勢(shì)能減少。所以一 般來(lái)說(shuō)，物體體積變化了，其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也將發(fā)生變化。具體怎么

5、變化，關(guān)鍵要看在變化過(guò)程中分子力做正功還是負(fù)功。 分子勢(shì)能最小并不一定是分子勢(shì)能為零。3 內(nèi)能物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。（1）任何物體都具有內(nèi)能（2）內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動(dòng)能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。（3）內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念。內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)位置所決定的能；機(jī)械能是物體整體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)或物體形變所產(chǎn)生的能，它對(duì)物體的內(nèi)能沒(méi)有貢獻(xiàn)。在熱現(xiàn)象的

6、研究中，一般不考慮物體的機(jī)械能。典例探究例1 有甲、乙兩個(gè)分子，甲分子固定不動(dòng)，乙分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個(gè)過(guò)程中，分子勢(shì)能的變化情況是（）A. 不斷增大B. 不斷減小C. 先增大后減小D. 先減小后增大解析：分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系和彈簧非常相似，即分子力做正功分子勢(shì)能減小，分子力做負(fù)功分子勢(shì)能增加。當(dāng)乙分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處向ro移動(dòng)時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小；當(dāng)乙分子由ro向甲分子繼續(xù)靠近時(shí)，要克服分子斥力做功，分子勢(shì)能增大。所以移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，分子勢(shì)能是先減小、后增大。也可知當(dāng)分子間的距離為ro時(shí)，分子勢(shì)能最小。本題的正確選項(xiàng)為 Do友情提示：有關(guān)分子勢(shì)能

7、隨分子間距離變化來(lái)判定分子勢(shì)能變化的問(wèn)題，首先要明確是在r ro范圍內(nèi)，還是在r v ro范圍內(nèi)變化的。例2 下列說(shuō)法正確的是（）A 分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B 物體內(nèi)分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C .物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大D .物體的動(dòng)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加分析：內(nèi)能是指物體的，一個(gè)分子無(wú)內(nèi)能可言，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的；物體的分子勢(shì)能由分子間距離決定， 宏觀上反映為由物體的體積決定，所以選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的；物體的內(nèi)能與物體做宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的；物體的溫度由分子的平均動(dòng)能決定，與物體宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無(wú)關(guān)，因此選項(xiàng)D是正確的。答案：D。友情提

8、示：分子動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能的變化特點(diǎn)及影響因素要非常熟練。例3 1 g loo C的水與1 g loo C的水蒸氣相比較，下述說(shuō)法中正確的是（）A. 分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同B. 分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同C 內(nèi)能相同D. 1 g 100 C的水的內(nèi)能小于 1 g 100 C的水蒸氣的內(nèi)能解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又1g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動(dòng)能相同，選項(xiàng)A正確。當(dāng)從100 C的水變成100 C的水蒸氣的過(guò)程中，分子距離變大，分子要克服分子引力做功，因而分子勢(shì)能增加， 所以100 C的水的內(nèi)能小于 100 C水蒸

9、氣的內(nèi)能，選項(xiàng) D正確。故本題答案為：A Do友情提示：解決該題的關(guān)鍵是搞清物體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)（從宏觀、微觀兩個(gè)角度）。例4 氫氣和氧氣的質(zhì)量、溫度都相同，在不計(jì)分子勢(shì)能的情況下，下列說(shuō)法正確的是（）A .氧氣的內(nèi)能較大B.氫氣的內(nèi)能較大C.兩者的內(nèi)能相等D 氫氣分子的平均速率較大解析：氫氣與氧氣的溫度相同，分子的平均動(dòng)能相同，由于氧分子質(zhì)量比氫分子質(zhì)量大，所以氫分子 的平均速率更大。又因?yàn)閮煞N氣體的總質(zhì)量相等，氫分子質(zhì)量比氧分子質(zhì)量小，所以氫分子數(shù)大于氧分子 數(shù)，氫氣的分子動(dòng)能總和大于氧氣的分子動(dòng)能總和，由于氣體分子間距離比較大，不計(jì)分子勢(shì)能，所以氫 氣的內(nèi)能更大。答案：BD。友情提示

10、：本題在不考慮分子間勢(shì)能的條件下，物體的內(nèi)能等于所有的分子動(dòng)能之和，僅由溫度決定。課后問(wèn)題與練習(xí)點(diǎn)擊1.解析：（1）彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最?。唬?）如果把彈簧拉長(zhǎng)，放開(kāi)時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)使系統(tǒng)的勢(shì)能減小；如果把彈簧壓縮，結(jié)論相同。如果系統(tǒng)不受外力，處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)勢(shì)能取最小值。2 .正值，變??；負(fù)值，變小解析：如果以無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為0，當(dāng)兩個(gè)同號(hào)電荷由無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近的過(guò)程中， 電荷要克服兩者間斥力做功，電勢(shì)能逐漸增大，因此，當(dāng)兩個(gè)同號(hào)電荷的距離為r時(shí)，電勢(shì)能是正值；由于同號(hào)電荷之間具有斥力，它們具有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì)，它們運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)將使系統(tǒng)的勢(shì)能變小。如果以無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為0，當(dāng)兩

11、個(gè)異號(hào)電荷由無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近的過(guò)程中，兩電荷間引力要做功，電勢(shì)能逐漸變小，因此，當(dāng)兩個(gè)異號(hào)電荷的距離為r時(shí)，電勢(shì)能是負(fù)值；由于異號(hào)電荷之間具有引力，它們具有相互靠近的趨勢(shì)，它們運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)將使系統(tǒng) 的勢(shì)能變小。3 .這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。解析：在這段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)中乘客的勢(shì)能、動(dòng)能確實(shí)都增大了，但他的所有分子的動(dòng)能 和勢(shì)能并沒(méi)有變化。 這是因?yàn)椋紫热说捏w溫基本是恒定的，每個(gè)分子的動(dòng)能基本不變，并不因飛機(jī)高速航行而改變；其次，乘客的體積無(wú)論在地面上還是在飛機(jī)中也基本相同，他的分子間距離基本不變，分子勢(shì)能也不變?；A(chǔ)訓(xùn)練、選擇題1 關(guān)于分子勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是（）A. 分子間表現(xiàn)為引力時(shí)，分子間距離越

12、小，分子勢(shì)能越大B. 分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距離越小，分子勢(shì)能越小C. 物體在熱脹冷縮時(shí)，分子勢(shì)能發(fā)生變化D. 物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子勢(shì)能越來(lái)越小2關(guān)于物體內(nèi)能的下述說(shuō)法中，正確的是（）A. 每一個(gè)分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的和叫物體的內(nèi)能B. 物體所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能C. 一個(gè)物體當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化D. 個(gè)物體的內(nèi)能，與它的機(jī)械能多少有關(guān)3. 定質(zhì)量的0 C的水在凝結(jié)成 0 C的冰的過(guò)程中，體積變大，它內(nèi)能的變化是（）A. 分子平均動(dòng)能增加，分子勢(shì)能減少B. 分子平均動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增加C. 分子平均動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加D. 分子平均動(dòng)

13、能不變，分子勢(shì)能減少4 .兩分子相距為r,當(dāng)r稍增大些（）A. 分子力一定減小，分子勢(shì)能一定增大B. 分子力一定增大，分子勢(shì)能一定減小C. 分子力可能增大也可能減小，分子勢(shì)能一定減小D. 因?yàn)椴恢纑大小，對(duì)分子力和分子勢(shì)能的變化都無(wú)法判定5. 對(duì)溫度的描述，正確的是（）A. 溫度的高低是由人的感覺(jué)決定的B. 物體的內(nèi)能越大，則溫度越高C. 分子的平均速率大的物體的溫度比分子平均速率小的物體的溫度高D. 分子的平均動(dòng)能越大，物體的溫度越高6. 以下說(shuō)法正確的是（）A. 物體的機(jī)械能可以為零，而內(nèi)能不可能為零B. 溫度相同且質(zhì)量也相同的物體具有相同的內(nèi)能C. 溫度越高，物體的內(nèi)能越大7關(guān)于溫度的

14、概念，下述說(shuō)法中正確的是( )A. 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物質(zhì)溫度高，則分子的平均動(dòng)能大B. 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，則物體內(nèi)每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大C. 當(dāng)某物體內(nèi)能增大時(shí)，則該物體的溫度一定升高D. 甲物體的溫度比乙物體高，則甲物體分子平均速率比乙物體分子平均速率大8關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的說(shuō)法正確的是 ()A. 物體有內(nèi)能，必有機(jī)械能B. 物體的內(nèi)能為零時(shí)，機(jī)械能可以不為零C. 物體的機(jī)械能可以為零，內(nèi)能卻不能為零D. 光滑水平面上加速運(yùn)行的物體，由于速度增大，每個(gè)分子速度也增大了，所以分子 的平均動(dòng)能增大，內(nèi)能和機(jī)械能都增大9溫度相同的氧氣和氫氣，它們的分子平均動(dòng)能之比為( )

15、A. 1 : 1B. 8 : 1C. 1 : 8D.無(wú)法確定10.由分子間作用力和分子間距離的關(guān)系可知()A.當(dāng)與r v ro時(shí)，r 越小，則Ep越小B.當(dāng)i r ro時(shí)，r 越小，則Ep 越大C.當(dāng)i r = r o 時(shí)，Ep 最小D.當(dāng)i r fa時(shí)，Ep 最小11關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是( )A. 相同質(zhì)量的兩種物體，升高相同的溫度，內(nèi)能增量一定相同B. 定量0C的水結(jié)成0C的冰，內(nèi)能一定增大C. 一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減少D. 定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內(nèi)能一定減少12下列說(shuō)法正確的是 ( )。A. 物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和叫做這個(gè)物體的動(dòng)能B.

16、 物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C. 自行車輪胎充氣后輪胎膨脹，主要原因是由于氣體分子間有斥力D. 物體的內(nèi)能和其機(jī)械能沒(méi)有必然聯(lián)系，但兩者可以相互轉(zhuǎn)化13 關(guān)于溫度的概念下列說(shuō)法正確的是（）A. 某物體的溫度為 0C,則其中每個(gè)分子的溫度都為0CB. 溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率的標(biāo)志C. 溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志D. 溫度可從高溫物體傳遞到低溫物體，達(dá)到熱平衡時(shí)，兩物體溫度相等14. 下列關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能的說(shuō)法正確的是（）A. 溫度是分子動(dòng)能的標(biāo)志，動(dòng)能越大的分子其溫度也就越高B. 靜止的物體沒(méi)有內(nèi)能C. 溫度高的物體比溫度低的物體含有的熱量多D. 分子的勢(shì)能跟物體的

17、體積有關(guān)15. 關(guān)于物體的內(nèi)能的下列敘述中，正確的是（）A. 物體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能就越大B. 物體被舉得越高，其內(nèi)能就越大C. 物體的溫度越高，其內(nèi)能就越大D. 以上說(shuō)法都不對(duì)16. 關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（）A. 定質(zhì)量的氧氣（不計(jì)其分子間引力和斥力），其溫度不變時(shí)，它的內(nèi)能就不變B. 兩杯溫度相同的水，它們的內(nèi)能一定相等C. 0C的物體內(nèi)能為零D. 物體的內(nèi)能是由它的溫度和體積決定的二、填空題17. 通常情況下的固體被壓縮時(shí)，其分子勢(shì)能將 ;若膨脹時(shí)，其分子勢(shì)能又將。18. 晶體在熔解過(guò)程中，溫度，分子平均動(dòng)能 ，其內(nèi)能19. 兩個(gè)分子相距為r。時(shí)，分子勢(shì)能為零。當(dāng)分子距離由

18、ro增大時(shí)，分子勢(shì)能;當(dāng)分子距離由ro減小時(shí)，分子勢(shì)能 。20. 三個(gè)瓶子分別盛有質(zhì)量相同的氫氣、氧氣和氮?dú)?，它們的溫度相同，則分子平均速率最大的是 ;在不計(jì)分子勢(shì)能的情況下氣體內(nèi)能最大的是 。三、回答、計(jì)算題21. 在一列火車上放一杯水，火車靜止和勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水的內(nèi)能是否變化？試簡(jiǎn)要說(shuō)明 理由。22. 某同學(xué)為測(cè)量地球表面植物吸收太陽(yáng)能的本領(lǐng)，做了如下實(shí)驗(yàn)：用一面積為O.im的面盆盛6kg的水，經(jīng)太陽(yáng)垂直照射 15min，溫度升高5C,若地表植物接收太陽(yáng)能的能力 與水相等，試計(jì)算：(1) 每平方米綠色植物每秒接收的太陽(yáng)能為多少焦耳？(2) 若綠色植物在光合作用下每吸收1kJ的太陽(yáng)能可以放出 0.05L的氧氣，則每公頃綠地每秒可放出多少升的氧氣。(1公頃=10 般氣體分子間距約為10-9m，分子力可以忽略不計(jì)這樣，在改變氣體體積時(shí)分子勢(shì)能如何變化？這 樣的氣體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)？提示：分子勢(shì)能將不改變(為零)，這樣的氣體可視為理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)。 課本P17頁(yè)思考與討論