高中物理 1.5 物體的內(nèi)能課件 粵教版選修3-3.ppt

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,,,第一章 分子動(dòng)理論 第五節(jié) 物體的內(nèi)能,高中物理選修3-3粵教版,[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.知道理想氣體微觀模型，知道理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，跟體積無(wú)關(guān)．,一、分子的動(dòng)能及溫度 1．分子的動(dòng)能由于分子永不停息地做 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 ． 3．溫度的微觀意義：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的 的標(biāo)志．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),平均值,平均動(dòng)能,二、分子勢(shì)能 1．定義：分子間存在 作用力，分子間具有的由它們 的 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 有關(guān)． (2)微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的 有關(guān)．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),相對(duì)位置,體積,距離,相互,三、物體的內(nèi)能 1．定義：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與 的總和． 2．決定因素：物體所含的分子總數(shù)由 決定，分子的 熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能由 決定，分子勢(shì)能與物體的 有 關(guān)，故物體的內(nèi)能由 、 、 共同決定，同 時(shí)受物態(tài)變化的影響． 3．理想氣體微觀模型：在一般情況下，我們可以把氣體分子簡(jiǎn) 化地看作 的質(zhì)點(diǎn)． 4．理想氣體的內(nèi)能只跟 有關(guān)，溫度越高，理想氣體的內(nèi) 能 ．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),分子勢(shì)能,物質(zhì)的量,溫度,體積,物質(zhì)的量,溫度,體積,沒有相互作用,溫度,越大,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)能決定于溫度，分子勢(shì)能決定于體積，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．物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),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(wú)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．,課堂講義,課堂講義,2．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(wú)關(guān)，只要溫度相同，分子的平均動(dòng)能都相等，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)的平均速率大小一般不同．,課堂講義,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．,課堂講義,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(shuō)法是 ( ) A．某物體的溫度是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)，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,課堂講義,解析 某物體溫度是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(wú)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．,課堂講義,針對(duì)訓(xùn)練1 (雙選)當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時(shí)，下列說(shuō)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,課堂講義,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mH2mO2，平均動(dòng)能又相等，所以分子質(zhì)量大的平均速率小，故選項(xiàng)D錯(cuò)，選項(xiàng)B正確；雖然氣體質(zhì)量和分子平均動(dòng)能都相等，但由于氣體摩爾質(zhì)量不同，所以分子數(shù)目也就不相等，因此選項(xiàng)C錯(cuò)．,課堂講義,二、對(duì)分子勢(shì)能的深化理解 1．分子勢(shì)能 由分子間的相對(duì)位置決定的能叫分子勢(shì)能．,課堂講義,2．分子勢(shì)能的變化與分子間距離的關(guān)系 分子勢(shì)能是由分子間的相對(duì)位置決定的．當(dāng)分子間的距離發(fā)生變化時(shí)，分子力要做功．當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減??；當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增大．由分子間的作用力F與分子間的距離r之間的關(guān)系(如圖1－5－1所示)可知(取r→∞時(shí)分子勢(shì)能為零)：,圖1－5－1,課堂講義,(1)當(dāng)r?r0(r0表示兩分子間的平衡距離，下同)時(shí)，分子間的作用力小到可忽略不計(jì)，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力，這時(shí)的分子勢(shì)能為零(沒有分子勢(shì)能)． (2)當(dāng)rr0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)，分子力表現(xiàn)為斥力．當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大．,課堂講義,(4)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為零．當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，因此r＝r0時(shí)分子勢(shì)能最?。?分子勢(shì)能與分子間的距離r的關(guān)系如圖1－5－2所示． 圖1－5－2,課堂講義,例2 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 答案 D 解析 rr0時(shí)，靠近時(shí)引力做正功EP減??；rr0靠近時(shí)斥力做負(fù)功，EP增加．,課堂講義,借題發(fā)揮 (1)分子勢(shì)能的變化情況只與分子力做功相聯(lián)系．分子力做正功，分子勢(shì)能減?。环肿恿ψ鲐?fù)功，分子勢(shì)能增加．分子力做功的值等于分子勢(shì)能的變化量． (2)討論分子勢(shì)能變化時(shí)，絕不能簡(jiǎn)單地由物體體積的增大、減小就得出結(jié)論．導(dǎo)致分子勢(shì)能變化的原因是分子力做功情況．,課堂講義,針對(duì)訓(xùn)練2 如圖1－5－3所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，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(xiàn)＜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 ( ),圖1－5－3,課堂講義,A．乙分子由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c的過(guò)程，動(dòng)能先增大后減小 D．乙分子由b到d的過(guò)程，兩分子間的分子勢(shì)能一直增加 答案 B,課堂講義,解析 乙分子由a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程，一直受到甲分子的引力作用而做加速運(yùn)動(dòng)，到c時(shí)速度達(dá)到最大，而后受到甲分子的斥力做減速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤、B正確；乙分子由a到c的過(guò)程所受引力做正功，分子勢(shì)能一直減小，分子的動(dòng)能一直增大，C錯(cuò)誤；乙分子由b到d的過(guò)程中，先是引力做正功，分子勢(shì)能減小，后來(lái)克服斥力做功，分子勢(shì)能增加，D錯(cuò)誤．,課堂講義,三、對(duì)內(nèi)能的理解 1．因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)且相互作用著的 分子所組成的，所以任何物體都具有內(nèi)能．,課堂講義,2．物體的內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 (1)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能．內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量． (2)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間的相對(duì)位置決定的勢(shì)能的總和，而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能，它與物體的溫度、體積等因素有關(guān)；而機(jī)械能是物體的動(dòng)能及重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和，它是對(duì)宏觀物體來(lái)說(shuō)的． (3)物體具有內(nèi)能的同時(shí)又可以具有機(jī)械能．當(dāng)物體的機(jī)械能增加時(shí)，內(nèi)能不一定增加，但機(jī)械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化．,課堂講義,例3 (2014北京卷)下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．物體溫度降低，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 B．物體溫度升高，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 C．物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大 D．物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變 答案 B,課堂講義,例4 下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中，溫度不變，內(nèi)能也不變 B．物體運(yùn)動(dòng)的速度增大，則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能增大 C．A、B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B，這說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能 D．A、B兩物體的溫度相同時(shí)，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同，分子的平均速率也可能不同 答案 D,課堂講義,