2019-2020年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 第5講 內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 第5講 內(nèi)能學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標(biāo)定位]　1.知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，滲透統(tǒng)計(jì)的方法.2.知道什么是分子勢(shì)能，分子勢(shì)能隨分子距離變化的關(guān)系．理解分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān).3.知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟物體的物質(zhì)的量、溫度和體積有關(guān).4.能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能． 一、分子動(dòng)能 1．定義：由于分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能． 2．分子的平均動(dòng)能：所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值． 3．溫度的微觀意義：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志． 二、分子勢(shì)能 1．定義：分子間由分子力和分子間的相對(duì)位置決定的勢(shì)能． 2．分子勢(shì)能的決定因素 (1)宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)． (2)微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的距離有關(guān)． 三、內(nèi)能 1．定義：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． 2．決定因素：物體所含的分子總數(shù)由物質(zhì)的量決定，分子的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能由溫度決定，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)，故物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積共同決定，同時(shí)受物態(tài)變化的影響． 3．物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)． 想一想　在高空中高速飛行的飛機(jī)中的物體，內(nèi)能一定大嗎？ 答案　不一定．內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能，分子動(dòng)能取決于溫度，分子勢(shì)能取決于體積，物體的內(nèi)能與機(jī)械能是完全不同的概念．物體速度大，高度大，只是機(jī)械能大，內(nèi)能不一定大． 一、對(duì)分子動(dòng)能的理解 1．單個(gè)分子的動(dòng)能 由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性，在某時(shí)刻物體內(nèi)部各個(gè)分子的動(dòng)能大小不一，就是同一個(gè)分子，在不同時(shí)刻的動(dòng)能也是不同的，所以單個(gè)分子的動(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)的客觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，有的分子動(dòng)能甚至還減小，個(gè)別分子的動(dòng)能大小與溫度沒有關(guān)系，但總體上所有分子動(dòng)能的總和隨溫度的升高而增加． (2)分子的平均動(dòng)能只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(guān)，只要溫度相同，分子的平均動(dòng)能就相等，由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)的平均速率一般不同． 3．溫度的意義 (1)宏觀：描述物體的冷熱程度． (2)微觀：分子平均動(dòng)能的標(biāo)志． 例1　下列關(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．物體溫度升高時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 C．物體溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增加 D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高 答案　C 解析　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)，A錯(cuò)誤；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，平均動(dòng)能增大，但并不是所有分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)，C對(duì)；物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，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)越劇烈，所以物體的溫度不一定高，D錯(cuò)． 借題發(fā)揮　(1)雖然溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但是零度(0 ℃)時(shí)物體中分子的平均動(dòng)能卻不為零． (2)物體內(nèi)分子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速度和物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度是完全不同的兩個(gè)概念． 針對(duì)訓(xùn)練　當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時(shí)，下列說法中正確的是(　　) A．兩種氣體分子的平均動(dòng)能相等 B．氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率 C．兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能相等 D．兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率相等 答案　AB 解析　因溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以選項(xiàng)A正確；因?yàn)闅錃夥肿雍脱鯕夥肿拥馁|(zhì)量不同，且mH2r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力．當(dāng)r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． (3)當(dāng)rr0時(shí)，靠近時(shí)引力做正功，Ep減小；rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小 B．在rr0階段，當(dāng)r減小時(shí)F做正功，分子勢(shì)能減小，分子動(dòng)能增加，故選項(xiàng)A正確；在rr0時(shí)，分子間的作用力為引力，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?。蔬x項(xiàng)B正確． 題組三　物體的內(nèi)能與機(jī)械能 9．關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能，下列說法正確的是(　　) A．物體的機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能卻可能增加 B．物體的內(nèi)能損失時(shí)，機(jī)械能必然會(huì)減小 C．物體內(nèi)能為零時(shí)，機(jī)械能可以不為零 D．物體的機(jī)械能為零時(shí)，內(nèi)能可以不為零 答案　AD 解析　在空中下降的物體由于克服空氣阻力做功，機(jī)械能損失，因摩擦物體的溫度升高，內(nèi)能增加，A正確；物體靜止時(shí)，溫度降低，內(nèi)能減少，而機(jī)械能可能不變，B錯(cuò)；分子運(yùn)動(dòng)永不停息而且分子間有相互作用，內(nèi)能不可能為零，但機(jī)械能可以為零，C錯(cuò)，D正確． 10．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．物體的體積增大時(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)能不相同的物體，它們的分子平均動(dòng)能可能相同 答案　D 解析　溫度高的物體與溫度低的物體相比較，溫度低的物體的分子平均動(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，A錯(cuò)；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?。词狗肿觿?shì)能增大而分子的平均動(dòng)能不能確定是否變化，也不能說明內(nèi)能增大，B錯(cuò)；內(nèi)能相同的物體是指物體內(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，C錯(cuò)；內(nèi)能不相同的物體，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，D正確． 11．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是(　　) A．水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大 B．物體所處的位置越高，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．相同質(zhì)量的兩個(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 答案　C 解析　因內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，說單個(gè)分子的內(nèi)能沒有意義，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同性質(zhì)的能，它們之間無直接聯(lián)系，內(nèi)能與“位置”高低、“運(yùn)動(dòng)”還是“靜止”沒有關(guān)系，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的0 ℃的水結(jié)成0 ℃的冰，放出熱量，使得內(nèi)能減少，故選項(xiàng)C正確．