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動平均動能的標(biāo)志，滲透統(tǒng)計的方法． 2.知道什么是分子勢能，分子勢能隨分子距離變化的關(guān)系．理解分子勢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)，跟體積無關(guān)．,一、分子的動能及溫度 1．分子的動能由于分子永不停息地做 而具有的能． 2．分子的平均動能：所有分子的熱運動動能的 ． 3．溫度的微觀意義：溫度是分子熱運動的 的標(biāo)志．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),無規(guī)則運動,平均值,平均動能,二、分子勢能 1．定義：分子間存在 作用力，分子間具有的由它們 的 決定的勢能． 2．分子勢能的決定因素 (1)宏觀上：分子勢能的大小與物體的 有關(guān)． (2)微觀上：分子勢能與分子之間的 有關(guān)．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),相對位置,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動動能與 的總和． 2．決定因素：物體所含的分子總數(shù)由 決定，分子的 熱運動平均動能由 決定，分子勢能與物體的 有 關(guān)，故物體的內(nèi)能由 、 、 共同決定，同 時受物態(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 化地看作 的質(zhì)點． 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中的物體，內(nèi)能一定大嗎？ 答案 不一定．內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，分子動能決定于溫度，分子勢能決定于體積，物體的內(nèi)能與機械能是完全不同的概念．物體速度大，高度大，只是機械能大，內(nèi)能不一定大．物體的內(nèi)能跟物體的機械運動狀態(tài)無關(guān).,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),一、對分子動能的理解 1．單個分子的動能 由于分子運動的無規(guī)則性，在某時刻物體內(nèi)部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，在不同時刻的動能也是不同的，所以單個分子的動能沒有意義．,課堂講義,課堂講義,2．分子的平均動能 (1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的客觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義，溫度升高，分子平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大、有的分子動能甚至還減小，個別分子的動能大小與溫度沒有關(guān)系，但總體上所有分子動能的總和隨溫度的升高而增加． (2)分子的平均動能只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強、體積無關(guān)，只要溫度相同，分子的平均動能都相等，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)的分子運動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能為零 B．物體溫度升高時，每個分子的動能都增大 C．物體溫度升高時分子平均動能增加 D．物體的運動速度越大，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能并不為零，因為分子在永不停息地運動，A錯誤；當(dāng)溫度升高時，分子運動加劇，平均動能增大，但并不是所有分子的動能都增大，B錯，C對；物體的運動速度越大，物體的動能越大，這并不能代表物體內(nèi)部分子的熱運動越劇烈，所以物體的溫度不一定高，D錯． 借題發(fā)揮 (1)雖然溫度是分子平均動能的標(biāo)志，但是零度(0 ℃)時物體中分子的平均動能卻不為零． (2)物體內(nèi)分子做無規(guī)則熱運動的速度和物體做機械運動的速度是完全不同的兩個概念．,課堂講義,針對訓(xùn)練1 (雙選)當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時，下列說法中正確的是 ( ) A．兩種氣體分子的平均動能相等 B．氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率 C．兩種氣體分子熱運動的總動能相等 D．兩種氣體分子熱運動的平均速率相等 答案 AB,課堂講義,解析 因溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以選項A正確；因為氫氣分子和氧氣分子的質(zhì)量不同，且mH2mO2，平均動能又相等，所以分子質(zhì)量大的平均速率小，故選項D錯，選項B正確；雖然氣體質(zhì)量和分子平均動能都相等，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C錯．,課堂講義,二、對分子勢能的深化理解 1．分子勢能 由分子間的相對位置決定的能叫分子勢能．,課堂講義,2．分子勢能的變化與分子間距離的關(guān)系 分子勢能是由分子間的相對位置決定的．當(dāng)分子間的距離發(fā)生變化時，分子力要做功．當(dāng)分子力做正功時，分子勢能減?。划?dāng)分子力做負功時，分子勢能增大．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→∞時分子勢能為零)：,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，分子間的作用力小到可忽略不計，可以認為分子間沒有相互作用力，這時的分子勢能為零(沒有分子勢能)． (2)當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為引力．當(dāng)r增大時，分子力做負功，因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大． (3)當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為斥力．當(dāng)r減小時，分子力做負功，分子勢能增大，因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大．,課堂講義,(4)當(dāng)r＝r0時，分子力表現(xiàn)為零．當(dāng)r增大時，分子力做負功，分子勢能增大；當(dāng)r減小時，分子力做負功，分子勢能增大，因此r＝r0時分子勢能最小． 分子勢能與分子間的距離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(此時它們之間的分子力可以忽略)，設(shè)甲固定不動，在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過程中，關(guān)于分子勢能的變化情況，下列說法正確的是( ) A．分子勢能不斷增大 B．分子勢能不斷減小 C．分子勢能先增大后減小 D．分子勢能先減小后增大 答案 D 解析 rr0時，靠近時引力做正功EP減??；rr0靠近時斥力做負功，EP增加．,課堂講義,借題發(fā)揮 (1)分子勢能的變化情況只與分子力做功相聯(lián)系．分子力做正功，分子勢能減?。环肿恿ψ鲐摴?，分子勢能增加．分子力做功的值等于分子勢能的變化量． (2)討論分子勢能變化時，絕不能簡單地由物體體積的增大、減小就得出結(jié)論．導(dǎo)致分子勢能變化的原因是分子力做功情況．,課堂講義,針對訓(xùn)練2 如圖1－5－3所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點O處，乙分子位于x軸上，甲分子對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做加速運動，由b到c做減速運動 B．乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大 C．乙分子由a到c的過程，動能先增大后減小 D．乙分子由b到d的過程，兩分子間的分子勢能一直增加 答案 B,課堂講義,解析 乙分子由a運動到c的過程，一直受到甲分子的引力作用而做加速運動，到c時速度達到最大，而后受到甲分子的斥力做減速運動，A錯誤、B正確；乙分子由a到c的過程所受引力做正功，分子勢能一直減小，分子的動能一直增大，C錯誤；乙分子由b到d的過程中，先是引力做正功，分子勢能減小，后來克服斥力做功，分子勢能增加，D錯誤．,課堂講義,三、對內(nèi)能的理解 1．因為一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動且相互作用著的 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)能與機械能的區(qū)別和聯(lián)系 (1)物體的機械運動對應(yīng)著機械能，熱運動對應(yīng)著內(nèi)能．內(nèi)能和機械能是兩種不同形式的能量． (2)內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運動的動能和分子間的相對位置決定的勢能的總和，而不是分子定向移動的動能，它與物體的溫度、體積等因素有關(guān)；而機械能是物體的動能及重力勢能和彈性勢能的總和，它是對宏觀物體來說的． (3)物體具有內(nèi)能的同時又可以具有機械能．當(dāng)物體的機械能增加時，內(nèi)能不一定增加，但機械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化．,課堂講義,例3 (2014北京卷)下列說法中正確的是 ( ) A．物體溫度降低，其分子熱運動的平均動能增大 B．物體溫度升高，其分子熱運動的平均動能增大 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 下列說法中正確的是 ( ) A．鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內(nèi)能也不變 B．物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的內(nèi)能增大 C．A、B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B，這說明物體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，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,