高中物理 第7章 第5節(jié) 內(nèi)能課件 新人教版選修3-3.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-3,分子動(dòng)理論,第七章,第五節(jié) 內(nèi)能,第七章,分子永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，所以分子具有動(dòng)能；分子之間存在著相互作用的引力和斥力，所以分子和分子組成的系統(tǒng)就具有了勢(shì)能，即分子勢(shì)能。你知道分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分別與哪些因素有關(guān)嗎？它們與物體的內(nèi)能又有什么關(guān)系呢？,,分子動(dòng)能和分子勢(shì)能,無規(guī)則運(yùn)動(dòng),相對(duì)位置,溫度,體積,分子間距離,物體的內(nèi)能,1．定義 物體中________的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與________的總和。 2．決定因素 (1)分子總個(gè)數(shù)由物體________決定。 (2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能由________決定。 (3)分子勢(shì)能宏觀上與物體的________有關(guān)。 (4)物體的內(nèi)能由________、________、________共同決定。,所有分子,分子勢(shì)能,物質(zhì)的量,溫度,體積,物質(zhì)的量,溫度,體積,一、分子動(dòng)能 1．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。 (2)分子在不停息地做無規(guī)則運(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)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，個(gè)別分子動(dòng)能沒有意義。,2．分子的平均動(dòng)能 (1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大。存在個(gè)別分子動(dòng)能反而減小的可能，個(gè)別分子或幾十個(gè)，幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的。 (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、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(guān)，也就是說只要是同一溫度下，任何分子的平均動(dòng)能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不相同。,特別提醒： 溫度是分子平均動(dòng)能的“標(biāo)志”或者說“量度”，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)。,答案：BD 解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增加，但是其中個(gè)別分子的動(dòng)能有可能減小，A錯(cuò)、B對(duì)。分子的平均動(dòng)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和與所有分子總數(shù)的比值，所以C錯(cuò)、D對(duì)。,二、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作用的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。其大小由分子間的相對(duì)位置決定。 2．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系 分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，距離發(fā)生變化時(shí)，分子力要做功，分子勢(shì)能發(fā)生變化。分子勢(shì)能隨分子間距離的變化情況如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處Ep為0)。,(1)當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。 (2)當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。 (3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零。,特別提醒： 分子勢(shì)能同重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能一樣，都是與某種力對(duì)應(yīng)又由相對(duì)位置決定的能量，且該種力做功等于對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化。,(煙臺(tái)市2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列關(guān)于分子勢(shì)能的說法中正確的是( ) A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而增大 B．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而減小 C．當(dāng)分子勢(shì)能增大時(shí)，說明分子間距離在減小 D．當(dāng)分子勢(shì)能減小時(shí)，說明分子力對(duì)分子做正功 答案：AD,解析：當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子間距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故A正確。當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距離減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，故B錯(cuò)誤。當(dāng)分子勢(shì)能增大時(shí)，若分子力為引力，分子距離增大，若分子力為斥力，分子距離減小，故C錯(cuò)誤。根據(jù)功能關(guān)系可知，當(dāng)分子勢(shì)能減小時(shí)，說明分子力對(duì)分子做正功，故D正確。,三、物體的內(nèi)能 物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。 1．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)能是物體所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。,2．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系,特別提醒： (1)熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說法，熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少。 (2)物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加。,如圖所示，小孩下滑過程中，從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度可用下面三句話來概括 ①小孩克服摩擦做功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ②小孩從滑梯上滑下時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 ③小孩的臀部吸熱，內(nèi)能增加，溫度升高 以下排序正確的是( ) A．①②③ B．②③① C．②①③ D．③②①,,答案：C 解析：小孩從高處由靜止滑下，重力做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在運(yùn)動(dòng)過程中，小孩要克服摩擦，消耗機(jī)械能(動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為熱能(內(nèi)能)，部分被小孩臀部吸收，溫度升高，故能量轉(zhuǎn)化順序?yàn)棰冖佗郏珻對(duì)，A、B、D錯(cuò)。,關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，正確的說法是( ) A．某種物體的溫度是0℃說明物體中分子的平均動(dòng)能為零 B．物體溫度降低時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都減小 C．物體溫度升高時(shí)速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多 D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高,溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系,解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度是0℃，物體中分子的平均動(dòng)能并非為零，因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會(huì)停止，A錯(cuò)；溫度降低時(shí)分子的平均動(dòng)能減小，并非每個(gè)分子動(dòng)能都減小，B錯(cuò)；物體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，C項(xiàng)正確；物體的運(yùn)動(dòng)速度增大，宏觀機(jī)械能(動(dòng)能)增大，但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定加劇，溫度不一定升高，D錯(cuò)。 答案：C,點(diǎn)評(píng)：本題易錯(cuò)選A、B、D，由于分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不會(huì)為零，溫度取決于分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，與物體宏觀有序的運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)。,(黑龍江大慶市鐵人中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期期中)質(zhì)量相同的0℃冰和0℃水，下列說法正確的是( ) A．它們的分子數(shù)不同，而分子的平均動(dòng)能相同 B．它們的分子數(shù)相同，分子的平均動(dòng)能也相同 C．分子的平均動(dòng)能不同，冰小，水大 D．它們的內(nèi)能不同，冰少，水多 答案：BD,解析：質(zhì)量相同的0℃冰和0℃水，摩爾數(shù)相同，則分子數(shù)相同，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度相同，則分子的平均動(dòng)能相同，故B正確，A、C錯(cuò)誤；若冰溶解成水，要吸收熱量，所以冰的內(nèi)能比水的內(nèi)能少，故D正確。,用r表示兩個(gè)分子間的距離，Ep表示兩個(gè)分子間相互作用的勢(shì)能，當(dāng)r＝r0時(shí)，兩個(gè)分子間引力等于斥力，設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時(shí)，Ep＝0，則( ) A．當(dāng)r0r10r0時(shí)，Ep隨r的增大而增大 B．當(dāng)rr0時(shí)，Ep隨r的減小而增大 C．當(dāng)r＝r0時(shí)，Ep最小 D．當(dāng)r＝r0時(shí)，Ep＝0,對(duì)分子勢(shì)能的理解,解析：當(dāng)rr0時(shí)，分子力的合力為引力，距離增大時(shí)，需要克服分子引力做功，所以分子勢(shì)能Ep增大；當(dāng)rr0時(shí)，分子力的合力為斥力，距離r減小時(shí)，需要克服分子斥 力做功，分子勢(shì)能也要增大。由上述分析可知，從r＝r0出發(fā)，無論增大距離r還是減小距離r，分子勢(shì)能均增大，所以在r＝r0處，分子勢(shì)能最小。由于題中已規(guī)定兩分子距離很遠(yuǎn)時(shí)，Ep＝0，所以r＝r0處一定是Ep0。 答案：ABC 點(diǎn)評(píng)：分子力做正功還是做負(fù)功，決定分子勢(shì)能是減小還是增大。,(福州市2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期三校聯(lián)考)下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是________________。(填選圖下方的字母),,答案：B 解析：當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢(shì)能Ep增大。當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零，此時(shí)分子勢(shì)能最小。故選項(xiàng)B正確。,下列敘述正確的是( ) A．分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能之和，叫做這個(gè)分子的內(nèi)能 B．物體的內(nèi)能由物體的動(dòng)能和勢(shì)能決定 C．物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)能也一定增大 D．物體的動(dòng)能減小時(shí)，其溫度可能升高,對(duì)物體的內(nèi)能的理解,解析：內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的，單個(gè)分子無內(nèi)能可言，A項(xiàng)錯(cuò)，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，由物體的溫度、體積決定，與整個(gè)物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能無關(guān)，物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能增大，但內(nèi)能不一定增大，故B、C錯(cuò)；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少時(shí)，其溫度可能升高，如物體在粗糙的水平面上滑行，因摩擦生熱，動(dòng)能減少溫度升高，故D項(xiàng)正確。 答案：D,點(diǎn)評(píng)：解有關(guān)“內(nèi)能”的題目時(shí)，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)： ①內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)； ②溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，與單個(gè)分子的動(dòng)能，以及物體的動(dòng)能無任何關(guān)系。,下列物理量與物體的內(nèi)能無關(guān)的是( ) A．物體的溫度 B．物體的體積 C．質(zhì)量 D．物體的運(yùn)動(dòng)速度 答案：D 解析：物體的內(nèi)能與溫度、體積以及所含的分子數(shù)有關(guān)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，所以D選項(xiàng)符合題意。,甲、乙兩名同學(xué)對(duì)0℃的水和0℃的冰進(jìn)行了如下爭(zhēng)論： 甲說：“冰和水的溫度相同，所以分子平均動(dòng)能相等。質(zhì)量相同時(shí)，冰的體積大，因此冰的分子勢(shì)能大，所以說冰的內(nèi)能大于水的內(nèi)能?！?乙說：“0℃的水變成0℃的冰需要向外界放出熱量，在質(zhì)量相同的情況下，水的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能?！?請(qǐng)你判斷一下甲、乙兩名同學(xué)誰的說法是正確的？,開放探究,解析：乙同學(xué)的說法成立。甲同學(xué)認(rèn)為冰的體積大，分子勢(shì)能大，這是錯(cuò)誤的說法(冰的體積大的主要原因在于宏觀的冰晶粒間空隙大)。分子勢(shì)能大小與體積有關(guān)，但二者并不一定成正比。0℃的冰變?yōu)?℃的水需吸熱，故水的內(nèi)能大，它們相同的物理量是分子動(dòng)能，不同的物理量是分子勢(shì)能，顯然水的分子勢(shì)能大。,飛機(jī)從地面起飛，隨后在高空做高速航行，有人說：“在這段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)中乘客的勢(shì)能、動(dòng)能都增大了，他們身上所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能也都增大了，因此乘客的內(nèi)能也增大了”。這種說法對(duì)嗎？為什么？,,答案：這種說法不對(duì)。因?yàn)樵撜f法將機(jī)械能和內(nèi)能兩個(gè)概念混淆了，物體的內(nèi)能是由物體內(nèi)分子的數(shù)目、物體的溫度和體積決定的，與機(jī)械運(yùn)動(dòng)無關(guān)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度的改變以及豎直高度的變化僅改變的是乘客的機(jī)械能，不能因此判斷其內(nèi)能的變化情況。,易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確認(rèn)識(shí)分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例：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 易錯(cuò)分析：易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下：,正確解答：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)能減小；當(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D選項(xiàng)正確。 正確答案：D,