2019-2020學(xué)年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 5 內(nèi)能課件 新人教版選修3-3.ppt

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5內(nèi)能 一 分子動(dòng)能和分子勢(shì)能1 分子動(dòng)能與分子的平均動(dòng)能 做熱運(yùn)動(dòng)的分子所具有的動(dòng)能叫做分子動(dòng)能 物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能的平均值叫做分子的平均動(dòng)能 2 決定分子平均動(dòng)能大小的因素 溫度 3 分子勢(shì)能 由于分子間存在著分子力 因此分子組成的系統(tǒng)也存在由分子間的相互位置決定的勢(shì)能 這種勢(shì)能叫做分子勢(shì)能 4 分子勢(shì)能的決定因素 1 微觀上 分子勢(shì)能的大小由分子間相互位置決定 2 宏觀上 分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān) 二 內(nèi)能1 物體的內(nèi)能 物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和 叫做物體的內(nèi)能 2 影響物體內(nèi)能大小的因素 分子個(gè)數(shù) 溫度和體積 自我檢測(cè)1 判斷正誤 對(duì)的畫 錯(cuò)的畫 1 某種物體的溫度是0 說明物體中分子的平均動(dòng)能為零 解析 因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌倪\(yùn)動(dòng) 某種物體的溫度是0 物體中分子的平均動(dòng)能并不為零 答案 2 物體的溫度升高時(shí) 所有分子的動(dòng)能都增大 解析 當(dāng)溫度升高時(shí) 分子運(yùn)動(dòng)變劇烈 平均動(dòng)能增大 但并不是所有分子的動(dòng)能都增大 答案 3 分子力做正功 分子勢(shì)能減小 解析 分子勢(shì)能的變化與分子力做功有關(guān) 分子力做正功 分子勢(shì)能減小 答案 2 探究討論 1 有的同學(xué)認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí) 其內(nèi)能就變化 對(duì)嗎 答案 不對(duì) 物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量 溫度和體積共同決定 與物體自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) 2 分子勢(shì)能跟以前學(xué)過的哪種能量具有相似的特點(diǎn) 答案 分子勢(shì)能同重力勢(shì)能 彈性勢(shì)能 電勢(shì)能等相似 是由分子間或物體間 電荷間存在相互作用產(chǎn)生的 又由其相對(duì)位置決定的能量 3 內(nèi)能和機(jī)械能有什么區(qū)別 答案 內(nèi)能是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 它是微觀和統(tǒng)計(jì)上的概念 機(jī)械能是相互作用的物體憑借其位置而具有的勢(shì)能和由于運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能的總和 它是宏觀上的概念 探究一 探究二 探究三 分子動(dòng)能問題探究由于氣溫逐漸回升 黃河石嘴山段凌汛發(fā)展趨緩 截至2018年1月12日 流凌長(zhǎng)度減少至22公里 流凌密度由最高時(shí)10 50 減少至5 30 封河長(zhǎng)度由1月5日的8公里保持至今 封河上游水位由凌汛前正常水位上漲2 7米回落約1米 河勢(shì)平穩(wěn) 圖為黃河麻黃溝段由于封河致使河床抬高 在凌汛完全消失之前 冰水混合物的溫度不變 為什么附近感覺比較冷 要點(diǎn)提示冰水混合物的溫度雖然不變 但是會(huì)吸收熱量 內(nèi)能增加 探究一 探究二 探究三 知識(shí)歸納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)能且不為零 2 分子在永不停息地做無規(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)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果 個(gè)別分子動(dòng)能沒有實(shí)際意義 探究一 探究二 探究三 2 分子的平均動(dòng)能分子的平均動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的平均值 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 這是溫度的微觀含義 宏觀上物體的冷熱程度是微觀上大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn) 溫度越高 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大 溫度不反映單個(gè)分子的特性 兩個(gè)物體只要溫度相同 它們的分子平均動(dòng)能就相同 但是它們單個(gè)分子動(dòng)能不一定相同 溫度高的物體內(nèi)部也存在著動(dòng)能很小的分子 物質(zhì)種類不同的物體 如果溫度相同 它們分子的平均動(dòng)能就相同 但它們的平均速率不同 因?yàn)榉肿淤|(zhì)量不同 3 分子的總動(dòng)能物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和 它等于分子的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積 即它與物體的溫度和所含的分子數(shù)目有關(guān) 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 容器中盛有冰水混合物 冰的質(zhì)量和水的質(zhì)量相等且保持不變 則容器內(nèi) A 冰的分子平均動(dòng)能大于水的分子平均動(dòng)能B 水的分子平均動(dòng)能等于冰的分子平均動(dòng)能C 一個(gè)水分子的動(dòng)能一定大于一個(gè)冰分子的動(dòng)能D 一個(gè)水分子的動(dòng)能一定等于一個(gè)冰分子的動(dòng)能 思考問題 1 分子平均動(dòng)能的標(biāo)志是什么 提示溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志 與其他任何因素?zé)o關(guān) 2 溫度是與一個(gè)分子關(guān)聯(lián)還是與所有分子關(guān)聯(lián) 提示溫度是與所有分子 的平均動(dòng)能 關(guān)聯(lián) 探究一 探究二 探究三 解析 冰水混合物溫度為0 冰 水溫度相同 二者分子平均動(dòng)能相同 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 相同溫度的冰和水內(nèi)個(gè)別分子的動(dòng)能是隨時(shí)變化的 比較個(gè)別分子的動(dòng)能沒意義 故選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 答案 B溫度是物體分子平均動(dòng)能大小的唯一標(biāo)志 因此溫度相同的所有物體的分子平均動(dòng)能都相等 但溫度并不是分子平均速率的標(biāo)志 所以即使溫度相同 分子平均速率也不一定相同 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練1 多選 下列關(guān)于分子動(dòng)能的說法 正確的是 A 物體的體積增大 分子平均動(dòng)能增加B 標(biāo)準(zhǔn)狀況下冰水混合物的平均動(dòng)能不變C 如果分子的質(zhì)量為m 平均速率為v 則平均動(dòng)能為mv2D 分子的平均動(dòng)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和與所有分子的總數(shù)之比解析 體積增大 與分子勢(shì)能的大小有關(guān) A錯(cuò)誤 冰水混合物的溫度不變 所以平均動(dòng)能不變 B正確 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) 答案 BD 探究一 探究二 探究三 分子勢(shì)能問題探究分子力F 分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示 取無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep 0 1 當(dāng)r r0時(shí) 分子間表現(xiàn)為什么力 若r增大 分子力做什么功 分子勢(shì)能怎么變化 2 當(dāng)r r0時(shí) 分子間表現(xiàn)為什么力 若r減小 分子力做什么功 分子勢(shì)能怎么變化 3 當(dāng)r r0時(shí) 分子勢(shì)能有什么特點(diǎn) 探究一 探究二 探究三 要點(diǎn)提示 1 分子力為引力 若r增大 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 2 分子力為斥力 若r減小 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 3 分子勢(shì)能最小 探究一 探究二 探究三 知識(shí)歸納1 分子勢(shì)能的變化規(guī)律及判斷依據(jù)分子力做正功 分子勢(shì)能減少 分子力做了多少正功 分子勢(shì)能就減少多少 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 克服分子力做了多少功 分子勢(shì)能就增加多少 1 r r0時(shí) r增大 分子勢(shì)能增加 反之 減少 2 r r0時(shí) r增大 分子勢(shì)能減少 反之 增加 3 r 時(shí) 分子勢(shì)能為零 r r0時(shí) 分子勢(shì)能最小 2 分子勢(shì)能的 彈簧 小球 模型分子勢(shì)能隨分子間距離的變化類似于彈簧 彈簧為原長(zhǎng)相當(dāng)于分子間的距離為r0 彈簧在原長(zhǎng)的基礎(chǔ)上無論拉伸還是壓縮 勢(shì)能都會(huì)增加 探究一 探究二 探究三 3 分子勢(shì)能曲線分子勢(shì)能曲線如圖所示 規(guī)定無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零 分子間距離從無窮遠(yuǎn)逐漸減小至r0的過程 分子間的合力為引力 合力做正功 分子勢(shì)能不斷減小 其數(shù)值將比零還小 為負(fù)值 當(dāng)分子間距離到達(dá)r0以后再繼續(xù)減小 分子作用的合力為斥力 在分子間距離減小過程中 合力做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零 甚至為正值 故r r0時(shí)分子勢(shì)能最小 探究一 探究二 探究三 從曲線上可看出 1 在rr0處 曲線比較緩 這是因?yàn)榉肿娱g的引力隨分子間距的增大而變化得慢 分子勢(shì)能的增加也就慢 3 在r r0處 分子勢(shì)能最小 但不一定為零 因?yàn)榱銊?shì)能的位置是任意選定的 一般取無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零 則分子勢(shì)能最小位置是在r r0處 且為負(fù)值 故分子勢(shì)能最小與分子勢(shì)能為零絕不是一回事 探究一 探究二 探究三 4 分子勢(shì)能與體積的關(guān)系由于物體分子間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 例如 同樣是物體體積增大 有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能增加 在r r0范圍內(nèi) 有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能減少 在r r0范圍內(nèi) 一般我們說 物體體積變化了 其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也變化了 但分析與判定的關(guān)鍵要看體積變化過程中分子力是做正功 還是做負(fù)功 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題2 多選 甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O 乙分子位于x軸上 甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示 F 0為斥力 F 0為引力 a b c d為x軸上四個(gè)特定的位置 現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放 則 A 乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng) 由b到c做減速運(yùn)動(dòng)B 乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng) 到達(dá)c時(shí)速度最大C 乙分子由a到b的過程中 兩分子間的分子勢(shì)能一直減少D 乙分子由b到d的過程中 兩分子間的分子勢(shì)能一直增加 探究一 探究二 探究三 思考問題 1 分子在平衡位置時(shí)有什么特點(diǎn) 提示分子勢(shì)能最小 分子力為零 分子的加速度為零 2 如何判斷分子勢(shì)能的變化 提示可根據(jù)分子力做功與求能量守恒定律來分析判斷分子勢(shì)能的變化 解析 乙分子從a到b再到c的過程中 分子間的作用力一直表現(xiàn)為引力 F 0 所以該過程由于分子力的作用會(huì)使乙分子做加速運(yùn)動(dòng) 分子力做正功 分子勢(shì)能減少 乙分子到達(dá)c處時(shí)分子力為零 加速度為零 此時(shí)分子的動(dòng)能最大 分子勢(shì)能最小 乙分子再?gòu)腸到d的過程中 分子力表現(xiàn)為斥力 由于分子力的作用會(huì)使乙分子做減速運(yùn)動(dòng) 直至速度減為零 該過程分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 分子動(dòng)能減少 答案 BC 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練2 多選 設(shè)r r0時(shí)分子間作用力為零 則在一個(gè)分子從遠(yuǎn)處以某一動(dòng)能向另一個(gè)分子靠近的過程中 下列說法中正確的是 A r r0時(shí) 分子力做正功 分子動(dòng)能增大 分子勢(shì)能減小B r r0時(shí) 分子動(dòng)能最大 分子勢(shì)能最小C r r0時(shí) 分子力做負(fù)功 分子動(dòng)能減小 分子勢(shì)能增大D 兩分子靠近過程分子力一直增大解析 一個(gè)分子從遠(yuǎn)處向另一個(gè)分子靠近 它們之間的作用力先為引力后為斥力 故分子力先做正功后做負(fù)功 那么分子勢(shì)能先減小后增大 而動(dòng)能正好相反 先增大后減小 當(dāng)r r0時(shí) 勢(shì)能最小 動(dòng)能最大 兩分子靠近過程分子力先增大后減小 再增大 D錯(cuò)誤 答案 ABC 探究一 探究二 探究三 內(nèi)能問題探究比較1g100 水的內(nèi)能和1g100 水蒸氣的內(nèi)能 1 這兩者的平均動(dòng)能哪個(gè)大 2 1g100 的水變成100 水蒸氣 分子勢(shì)能怎么變化 3 兩者誰的內(nèi)能大 4 影響內(nèi)能的因素有哪些 要點(diǎn)提示 1 一樣大 2 在1g100 的水變成100 水蒸氣的過程中 分子間距增大 要克服分子間的引力做功 分子勢(shì)能增大 3 1g100 水的內(nèi)能小于1g100 水蒸氣的內(nèi)能 4 物體所含物質(zhì)的多少 溫度和體積 知識(shí)歸納1 內(nèi)能的決定因素 1 從宏觀上看 物體內(nèi)能的大小由物體的物質(zhì)的量 溫度和體積三個(gè)因素決定 同時(shí)也受物態(tài)變化的影響 2 從微觀上看 物體的內(nèi)能由組成物體的分子總數(shù) 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定 2 內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 探究一 探究二 探究三 探究一 探究二 探究三 3 物態(tài)變化對(duì)內(nèi)能的影響一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí) 例如冰的熔化 水在沸騰時(shí)變?yōu)樗魵?溫度不變 此過程中分子的平均動(dòng)能不變 由于分子間的距離變化 分子勢(shì)能變化 所以物體的內(nèi)能變化 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 關(guān)于物體的內(nèi)能 正確的說法是 A 溫度 質(zhì)量相同的物體具有相等的內(nèi)能B 物體的內(nèi)能與物體的體積有關(guān)C 機(jī)械能越大的物體 內(nèi)能也一定越大D 溫度相同的兩物體具有相同的內(nèi)能 思考問題 物體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān) 提示由溫度 體積 物質(zhì)的量三方面共同決定 解析 物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與勢(shì)能之和叫做內(nèi)能 溫度相同 分子平均動(dòng)能相同 質(zhì)量相同 分子個(gè)數(shù)不一定相同 故選項(xiàng)A D不正確 機(jī)械能大的物體內(nèi)能不一定大 故選項(xiàng)C不正確 答案 B 探究一 探究二 探究三 物體的內(nèi)能與溫度 體積的關(guān)系物體的內(nèi)能與溫度 體積有關(guān) 但由溫度 體積無法確定物體的內(nèi)能是多大 只能判定內(nèi)能是增大還是減小 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) 但溫度相同 體積相等的物體 內(nèi)能也不一定相等 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練3對(duì)于物體內(nèi)能下列說法正確的是 A 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B 物體所處位置越高 分子勢(shì)能就越大 內(nèi)能越大C 一定質(zhì)量的0 的水結(jié)成0 的冰 內(nèi)能一定減少D 質(zhì)量相同的兩個(gè)同種物體 運(yùn)動(dòng)物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能解析 物體的內(nèi)能是構(gòu)成物體的所有分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的代數(shù)和 具有統(tǒng)計(jì)意義 對(duì)單個(gè)或幾個(gè)分子無意義 故A錯(cuò)誤 物體的內(nèi)能由物體的體積 溫度 分子數(shù)等因素決定 與物體的位置無關(guān) 故B錯(cuò)誤 一定質(zhì)量的0 的水結(jié)成0 的冰 放出熱量 則內(nèi)能一定減少 故C正確 物體的內(nèi)能與物體宏觀的速度無關(guān) 與溫度 體積等因素有關(guān) 故D錯(cuò)誤 答案 C 1 2 3 4 5 1 下列關(guān)于分子的動(dòng)能的說法正確的是 A 物體溫度升高 每個(gè)分子的動(dòng)能都增加B 物體溫度升高 分子的總動(dòng)能增加C 高溫物體的分子動(dòng)能 一定大于低溫物體的分子動(dòng)能D 高溫物體的分子運(yùn)動(dòng)平均速率一定大于低溫物體的分子運(yùn)動(dòng)平均速率解析 物體溫度升高 分子的平均動(dòng)能增加 但是不見得每個(gè)分子的動(dòng)能都增加 A C兩項(xiàng)錯(cuò)誤 B項(xiàng)正確 平均動(dòng)能大的分子 不一定平均速率大 所以D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 B 1 2 3 4 5 2 多選 關(guān)于分子間的作用力和分子勢(shì)能 下列說法正確的是 A 兩個(gè)鄰近的分子間同時(shí)存在著引力和斥力B 分子間作用力的大小與分子間的距離有關(guān)C 當(dāng)分子間的作用力做正功時(shí) 分子勢(shì)能減少D 當(dāng)分子間的作用力做正功時(shí) 分子勢(shì)能增加解析 根據(jù)分子動(dòng)理論知識(shí) 兩個(gè)鄰近的分子間同時(shí)存在著引力和斥力 分子間作用力的大小與分子間的距離有關(guān) 分子力隨分子間距增大而減小 當(dāng)分子間的作用力做正功時(shí) 分子勢(shì)能減少 選項(xiàng)A B C正確 答案 ABC 1 2 3 4 5 3 多選 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 由于不計(jì)分子勢(shì)能 所以氫氣的內(nèi)能更大 答案 BD 1 2 3 4 5 4 關(guān)于物體的內(nèi)能 以下說法正確的是 A 不同物體 溫度相等 內(nèi)能也相等B 分子的勢(shì)能增大 物體內(nèi)能也增大C 溫度不變 分子平均動(dòng)能不變 但內(nèi)能可能變化D 只要兩物體的質(zhì)量 溫度 體積相等 兩物體內(nèi)能一定相等解析 物體內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分 溫度相等說明分子平均動(dòng)能相等 但分子勢(shì)能不一定相等 即內(nèi)能不一定相等 A錯(cuò)誤 C正確 分子的勢(shì)能增大 分子的平均動(dòng)能變化情況不明 內(nèi)能不一定增大 B錯(cuò)誤 物體的內(nèi)能由物體分子的勢(shì)能 分子平均動(dòng)能及物體所含分子數(shù)的多少?zèng)Q定 兩物體質(zhì)量相等 但物質(zhì)的量不一定相等 即分子數(shù)不一定相等 D錯(cuò)誤 答案 C 1 2 3 4 5 5 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改變的僅是乘客的機(jī)械能 不能由此判斷其內(nèi)能的變化情況