高中物理 7.5 內(nèi)能 5課件 新人教選修33

1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三91.單個(gè)分子的動(dòng)能(1)物體由大量分子組成，每個(gè)分子都有分子動(dòng)能且不為零.(2)分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子動(dòng)能大小不同并且時(shí)刻在變化.(3)熱現(xiàn)象是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，個(gè)別分子動(dòng)能沒(méi)有實(shí)際意義.2021/8/11 星期三102.分子的平均動(dòng)能(1)溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義.溫度升高，分子平均動(dòng)能增

2、大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大.個(gè)別分子動(dòng)能可能增大也可能減小，個(gè)別分子甚至幾萬(wàn)個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒(méi)有關(guān)系的.但總體上所有分子的動(dòng)能之和一定是增加的.2021/8/11 星期三11(2)理想氣體的分子平均動(dòng)能大小只由溫度決定，與物質(zhì)種類(lèi)、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無(wú)關(guān)，即只要溫度相同，任何分子的平均動(dòng)能都相同.但是溫度不是直接等于分子的平均動(dòng)能.由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不相同.2021/8/11 星期三12 (1)溫度是分子平均動(dòng)能的“標(biāo)志”，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng),與單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有關(guān)系.(2

3、)溫度高的物體，分子的平均速率不一定大，還與分子質(zhì)量有關(guān).(3)溫度的微觀意義為溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志. 2021/8/11 星期三13【典例1】關(guān)于分子動(dòng)能,正確的說(shuō)法是( )A.某種物體的溫度是0 說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零B.物體溫度升高時(shí),所有分子的動(dòng)能都增大C.同種物體，溫度高時(shí)分子的平均動(dòng)能一定比溫度低時(shí)的大D.物體的運(yùn)動(dòng)速度越大,則物體的分子動(dòng)能也越大2021/8/11 星期三14 【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：2021/8/11 星期三15【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.某種氣體溫度是0 ，物體中分子的平均動(dòng)能并不為零，因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌剡\(yùn)動(dòng)，從微觀上講，分子運(yùn)動(dòng)快慢是

4、有差別的，各個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)法跟蹤測(cè)量，而溫度的概念是建立在統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上的，在一定溫度下，分子速率大小按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，當(dāng)溫度升高時(shí)，說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)激烈，平均動(dòng)能增大，但并不是所有分子的動(dòng)能都增大；物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，說(shuō)明物體的動(dòng)能越大，這并不能代表物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)，則物體的溫度不一定高，所以選C項(xiàng).2021/8/11 星期三16【規(guī)律方法】 熱學(xué)現(xiàn)象中統(tǒng)計(jì)規(guī)律的應(yīng)用技巧物體是由大量分子組成的，大量分子的行為遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在統(tǒng)計(jì)規(guī)律中單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)情況有偶然性，無(wú)法確定，一旦牽扯到單個(gè)分子就不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是無(wú)規(guī)則的，理論上單個(gè)分子有怎樣的運(yùn)動(dòng)情況是不確定的，因此研究某個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)

5、也是毫無(wú)意義的.2021/8/11 星期三17【變式訓(xùn)練】下列說(shuō)法中正確的是( )A.只要溫度相同，任何物體分子的平均動(dòng)能都相同B.分子動(dòng)能指的是由于分子定向運(yùn)動(dòng)具有的能C.10個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和就是這10個(gè)分子的內(nèi)能D.溫度高的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定大于溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率2021/8/11 星期三18【解析】選A.溫度相同，物體分子平均動(dòng)能相同，故A正確；分子動(dòng)能指的是由于分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能，B錯(cuò)；物體內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)于10個(gè)分子無(wú)意義，故C錯(cuò)；溫度高的物體分子的平均速率大(相同物質(zhì))，但具體的每一個(gè)分子的速率是不確定的，可能大于平均速

6、率，也可能小于平均速率，故D錯(cuò).2021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān),宏觀上與物體的體積有關(guān).分子勢(shì)能的變化與分子間的距離發(fā)生變化時(shí)分子力做功有關(guān).1.當(dāng)分子間的距離rr0時(shí),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.2021/8/11 星期三212.當(dāng)分子間的距離rr0時(shí),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.3.如果取兩個(gè)分子間相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)(此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì))的分子勢(shì)能為零,分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系可用

7、如圖所示的曲線表示.從圖線上看出,當(dāng)r=r0時(shí),分子勢(shì)能最小.2021/8/11 星期三224.分子勢(shì)能隨分子間距離的變化規(guī)律類(lèi)似于彈簧的彈性勢(shì)能隨彈簧長(zhǎng)度的變化規(guī)律,彈簧在原長(zhǎng)的基礎(chǔ)上無(wú)論拉伸還是壓縮,勢(shì)能都會(huì)增加. (1)分子力做功是分子勢(shì)能變化的量度.(2)物體體積改變，分子勢(shì)能必定發(fā)生改變.大多數(shù)物質(zhì)是體積越大，分子勢(shì)能越大；也有少數(shù)反常物質(zhì)(如冰、鑄鐵)體積越大，分子勢(shì)能反而越小.2021/8/11 星期三23【典例2】(2010全國(guó)高考)如圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線.下列說(shuō)法正確的是( )A.當(dāng)r大于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B.當(dāng)r小于r1時(shí)，分子間

8、的作用力表現(xiàn)為斥力C.當(dāng)r等于r2時(shí)，分子間的作用力為零D.在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子間的作用力做負(fù)功2021/8/11 星期三24 【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)可按以下思路分析：2021/8/11 星期三25【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、C.分子間距離等于r0時(shí)分子勢(shì)能最小，即r0=r2.當(dāng)r小于r1時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于r1小于r2時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r等于r2時(shí)，分子間的作用力為零；當(dāng)r大于r2時(shí)分子力表現(xiàn)為引力，所以A錯(cuò)，B、C正確.在r由r1變到r2的過(guò)程中，分子斥力做正功，分子勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤.2021/8/11 星期三26【規(guī)律方法】 分子勢(shì)能圖象問(wèn)題的解題技巧首先要明確分子勢(shì)能

9、、分子力與分子距離圖象中拐點(diǎn)意義的不同，分子勢(shì)能圖象的最低點(diǎn)(最小值)對(duì)應(yīng)的距離是分子平衡距離r0，而分子力圖象的最低點(diǎn)(引力最大值)對(duì)應(yīng)的距離大于r0；分子勢(shì)能圖象與r軸交點(diǎn)表示的距離小于r0，分子力圖象與r軸交點(diǎn)表示平衡距離r0，其次要把圖象上的信息轉(zhuǎn)化為分子間距離再求解其他問(wèn)題.2021/8/11 星期三27【互動(dòng)探究】若一個(gè)分子固定，另一個(gè)分子從無(wú)窮遠(yuǎn)逐漸向這個(gè)分子靠近，直到不能再靠近為止，在這個(gè)過(guò)程中，兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能如何變化？【解析】分子力先做正功再做負(fù)功，故兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能先減小再增大.2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三291.內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)單個(gè)

10、分子來(lái)說(shuō)無(wú)意義.2.某種物體的內(nèi)能在宏觀上是由物質(zhì)的量、溫度和體積決定的.3.物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).2021/8/11 星期三304.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32 (1)熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說(shuō)法，熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少.(2)物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大時(shí)，分子的勢(shì)能不一定增大，反之亦然. 2021/8/11 星期三33【典例3】(2011棗莊高二檢測(cè))關(guān)于物體的內(nèi)能，下列敘述中正確的是( )A.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B.物體體積增大時(shí)，內(nèi)能也增大C.內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動(dòng)能一定相同D.內(nèi)

11、能不相同的物體，它們的分子平均動(dòng)能可能相同2021/8/11 星期三34 【解題指導(dǎo)】解答本題要注意以下兩點(diǎn)：(1)物體內(nèi)能的決定因素.(2)分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.2021/8/11 星期三35【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.溫度高的物體與溫度低的物體相比較，溫度低的物體分子平均動(dòng)能小，但所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和不一定小，即物體的內(nèi)能不一定小.有的同學(xué)將內(nèi)能與溫度混為一談，錯(cuò)誤地認(rèn)為物體的溫度高，內(nèi)能就一定大而錯(cuò)選A.物體的體積增大時(shí)，分子間的距離增大，分子勢(shì)能發(fā)生變化，但不能確定分子勢(shì)能是增大還是減??；即使分子勢(shì)能增大，而分子的平均動(dòng)能不能確定是否變化，也不2021/8/11 星期三36能說(shuō)明內(nèi)

12、能增大，選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的.內(nèi)能相同的物體只是指物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和相同，而它們的分子平均動(dòng)能卻不一定相同，因而選項(xiàng)C錯(cuò)，錯(cuò)選C的主要原因仍是將內(nèi)能與溫度混淆.內(nèi)能不同的物體，它們的溫度卻可能相同，即它們的分子平均動(dòng)能可能相同，選項(xiàng)D正確.2021/8/11 星期三37【規(guī)律方法】 對(duì)物體內(nèi)能的理解物體的內(nèi)能與溫度、體積有關(guān)，任何一個(gè)物理量都不能決定物體的內(nèi)能是多大.只能判定內(nèi)能是增大還是減??；而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故溫度相同，分子平均動(dòng)能一定相同.分子勢(shì)能的大小與體積有關(guān)，溫度相同，體積相等的物質(zhì)，內(nèi)能也不一定相等.2021/8/11 星期三38【變式訓(xùn)練】關(guān)于物體的內(nèi)能，

13、以下說(shuō)法正確的是( )A.不同物體溫度相等，內(nèi)能也相等B.所有分子的勢(shì)能增大，內(nèi)能也增大C.做功可以改變物體的內(nèi)能D.只要兩物體的質(zhì)量、溫度、體積相等，兩物體的內(nèi)能一定相等2021/8/11 星期三39【解析】選C.物體的內(nèi)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，溫度相等只能說(shuō)明分子的平均動(dòng)能相等，故A項(xiàng)錯(cuò).勢(shì)能增大，分子動(dòng)能不一定增大，故內(nèi)能不一定增大，故B項(xiàng)錯(cuò).做功可以改變物體的內(nèi)能，故C項(xiàng)正確.兩物體的質(zhì)量相等，但可能由于種類(lèi)不同導(dǎo)致摩爾數(shù)差別很大，故內(nèi)能不一定相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤.2021/8/11 星期三40【典例】一顆炮彈在空中以某一速度v飛行,有人說(shuō):由于炮彈中所有分子都具有這一速度,

14、所以分子具有動(dòng)能;又由于分子都處于高處,所以分子又具有勢(shì)能,因此分子的上述動(dòng)能和勢(shì)能的總和就是炮彈的內(nèi)能,試分析這種說(shuō)法是否正確.【解題指導(dǎo)】解答本題要明確以下三點(diǎn)：(1)什么是分子的動(dòng)能和分子的勢(shì)能.(2)什么是物體的內(nèi)能.(3)物體的內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系.2021/8/11 星期三41【標(biāo)準(zhǔn)解答】不正確.物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間由于相互作用而具有的分子勢(shì)能的總和.它與整個(gè)物體宏觀有序運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 及物體的重力勢(shì)能mgh的和，即機(jī)械能，是完全不同的兩個(gè)概念,是兩種形式的能量.物體具有內(nèi)能的同時(shí),還可具有機(jī)械能,物體的機(jī)械能可以是零,但物體的內(nèi)能永不為零.機(jī)械能和內(nèi)

15、能在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化.如沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)的木塊,由于不斷克服摩擦力做功,機(jī)械能在減少,但木塊的內(nèi)能卻在增加,因摩擦生熱,它的溫度升高.2021/8/11 星期三42一、選擇題1.關(guān)于溫度，下列說(shuō)法正確的是( )A.溫度越高，分子動(dòng)能越大B.物體運(yùn)動(dòng)速度越大，分子總動(dòng)能越大，因而物體溫度也越高C.一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的速率越大，該分子的溫度越高D.溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志2021/8/11 星期三43【解析】選D.溫度升高，分子的平均動(dòng)能變大，而不是每個(gè)分子的動(dòng)能都變大，故A錯(cuò).物體宏觀運(yùn)動(dòng)的速度對(duì)應(yīng)的是機(jī)械能(動(dòng)能)，與分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能無(wú)關(guān)，與物體的溫度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；溫度

16、是對(duì)大量分子集體(物體)而言的，是統(tǒng)計(jì)、平均的概念，對(duì)單個(gè)分子無(wú)意義，C錯(cuò).2021/8/11 星期三442.(2011合肥高二檢測(cè))有兩瓶質(zhì)量和溫度都相等的氫氣和氧氣，則( )A.兩瓶中每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能都相等B.兩瓶中分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能相等C.氫氣分子的總動(dòng)能大于氧氣分子的總動(dòng)能D.氫氣分子的總動(dòng)能小于氧氣分子的總動(dòng)能【解析】選C.溫度相同分子平均動(dòng)能相等，但分子的總動(dòng)能還與分子數(shù)目有關(guān)，氫氣分子數(shù)多，故氫氣的分子總動(dòng)能大；當(dāng)溫度相同時(shí)，每個(gè)分子動(dòng)能未必相等.2021/8/11 星期三453.下列說(shuō)法中正確的是( )A.機(jī)械能可以為零，但內(nèi)能永遠(yuǎn)不為零B.溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)

17、能C.溫度越高，物體的內(nèi)能越大D.0 的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0 的水的內(nèi)能相等【解析】選A.機(jī)械能是宏觀能量，當(dāng)物體的動(dòng)能和勢(shì)能均為零時(shí)，機(jī)械能就為零；而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，A項(xiàng)對(duì)；物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、溫度和體積有關(guān)，B、C、D選項(xiàng)都是錯(cuò)誤的，故選A.2021/8/11 星期三464.下列關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量的說(shuō)法中正確的是( )A.物體的溫度越高，所含熱量越多B.物體的內(nèi)能越大，所含熱量越多C.物體的溫度越高，它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D.物體的溫度不變，其內(nèi)能也不變【解析】選C.物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，而熱量是一個(gè)過(guò)程量，物體

18、之間只發(fā)生熱傳遞時(shí)內(nèi)能的改變量等于熱量，故A、B均錯(cuò)；溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，C正確；物體的內(nèi)能由物體的質(zhì)量、溫度、體積等因素共同決定，溫度不變時(shí)，內(nèi)能可能改變，故D錯(cuò).2021/8/11 星期三475.(2011南京高二檢測(cè))甲、乙兩分子相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間的分子力可以忽略)，設(shè)甲固定不動(dòng)，在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過(guò)程中，關(guān)于分子勢(shì)能的變化情況，下列說(shuō)法正確的是( )A.分子勢(shì)能不斷增大B.分子勢(shì)能不斷減小C.分子勢(shì)能先增大后減小D.分子勢(shì)能先減小后增大2021/8/11 星期三48【解析】選D.從分子間的作用力與分子間的距離的關(guān)系知道：當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間的作用力

19、表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間距離大于10r0時(shí)，分子間的作用力十分小，可以忽略.所以，當(dāng)乙從較遠(yuǎn)處向甲靠近的過(guò)程中，分子力先是對(duì)乙做正功，由做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系知道，若分子力做正功，則分子勢(shì)能減?。缓笫欠肿恿?duì)乙做負(fù)功或者乙克服分子力做功，由做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系知道，若分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加.因此當(dāng)乙向甲靠近直到不能靠近的過(guò)程中，分子勢(shì)能是先減小后增大.2021/8/11 星期三496.當(dāng)物體的溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( )A.每個(gè)分子的溫度都升高B.每個(gè)分子的熱運(yùn)動(dòng)都加劇C.每個(gè)分子的動(dòng)能都增大D.物體分子的平均動(dòng)能增大【解析】選D

20、.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)單個(gè)分子無(wú)意義.物體溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，分子平均動(dòng)能增大，但不否認(rèn)某些分子動(dòng)能減小，故答案選D.2021/8/11 星期三507.分子間距離增大時(shí)，分子勢(shì)能將( )A.增加 B.減小 C.不變 D.不能確定【解析】選D.分子勢(shì)能的變化與分子力做功緊密聯(lián)系.當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減?。划?dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增加.(1)當(dāng)rr0時(shí)，分子間的作用力為引力，當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大.(2)當(dāng)rr0時(shí)，分子間的作用力為斥力，當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小.經(jīng)以上分析可知本題D選項(xiàng)正確.2021/8/11 星期三518.下列說(shuō)

21、法中正確的是( )A.溫度低的物體內(nèi)能小B.溫度低的物體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率小C.物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度越來(lái)越大，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能也越來(lái)越大D.物體體積改變，內(nèi)能可能不變2021/8/11 星期三52【解析】選D.內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故溫度低的物體內(nèi)能不一定小，A錯(cuò)；溫度低的物體分子平均動(dòng)能小，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同，所以溫度低的物體分子平均速率不一定小，B錯(cuò)；物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度增大，機(jī)械能中的動(dòng)能增大，但分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與機(jī)械能無(wú)關(guān)，而與溫度有關(guān)，故C錯(cuò)；物體體積改變，分子勢(shì)能改變,但內(nèi)能不一定改變，D對(duì).2021/8/11 星期三53二、非選擇題9.(2011大同高二檢測(cè))(1)1 g 100 的水和1 g 100 的水蒸氣相比較，下述說(shuō)法是否正確？分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同.它們的內(nèi)能相同.(2)液體汽化時(shí)吸收的熱量轉(zhuǎn)化為哪種能量？2021/8/11 星期