魯科版選修33 溫度與內能 第1課時 學案 (1).docx

第3節(jié)溫度與內能1分子熱運動的動能跟溫度有關，知道溫度是分子熱運動平均動能的標志。2知道什么是分子勢能，改變分子間距必須克服分子力做功，分子勢能與物體體積有關。3知道什么是內能，內能與物體的溫度和體積有關。能區(qū)別內能和機械能。分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動，所以分子具有動能；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)就具有了勢能，即分子勢能。你知道分子動能和分子勢能分別與哪些因素有關嗎？它們與物體的內能又有什么關系呢？提示：從熱脹冷縮方面考慮。1溫度與分子平均動能(1)分子動能是分子做無規(guī)則運動所具有的能；(2)分子熱運動的平均動能是所有分子動能的平均值，溫度是分子平均動能的標志；(3)分子運動的總動能是物體內所有分子熱運動動能的總和。2分子勢能由于分子間存在著分子力，所以分子具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。當分子間距離r大于r0時，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離，必須克服引力做功，因此分子勢能隨著分子間距離的增大而增大；當分子間距離r小于r0時，分子間的相互作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離，必須克服斥力做功，因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大。物體的體積變化時，分子間距離發(fā)生變化，分子勢能隨著發(fā)生變化，可見分子勢能跟物體的體積有關系。3物體的內能(1)物體中所有分子動能和勢能的總和，叫做物體的內能，對于給定的物體，其內能大小跟物體的質量、溫度和體積有關。(2)改變物體內能的兩種途徑：做功和熱傳遞。做功可以改變物體的內能。做功改變物體內能，是內能和其他形式的能間的轉化，內能的變化量可以用做功的多少來量度。外力對物體做了多少功，物體的內能就增加多少；反之，物體對外做了多少功，物體內能就減少多少。熱傳遞可以改變物體的內能。熱傳遞改變物體的內能，是物體間或同一物體不同部分間內能的轉移，內能的變化可用熱量來量度，物體吸收熱量，內能要增加，物體放出熱量，內能要減小。1溫度的微觀含義物體的溫度是大量分子熱運動劇烈程度的表現(xiàn)，分子熱運動越劇烈，物體的溫度就越高，分子熱運動的平均動能就越大，所以說溫度是分子熱運動的平均動能的標志，這是對溫度概念從物體的冷熱程度的簡單認識，進一步深化到它的微觀含義，也是本質的含義，但對個別分子來說，溫度無實際意義。2分子勢能的變化與分子間距離的變化關系分子勢能的變化與分子力做功有關，可用分子力做功來量度(如圖)以r處為零勢能處。(1)當rr0時，分子力為引力，當r增大時，分子力做負功，分子勢能增加。(2)當rr0時，分子力為斥力，當r減小時，分子力做負功，分子勢能增加。(3)當r=r0時，分子勢能最小(但不一定為零)。3內能和機械能的區(qū)別內能和機械能是兩種不同形式的能，物體的機械能可以為零，而物體的內能永遠不可能為零，在一定條件下兩者可以相互轉化。物體的內能由熱運動狀態(tài)決定，而機械能由機械運動的狀態(tài)決定，一個物體可以同時具有內能和機械能，例如空中飛行的飛機同時具有內能和機械能。4內能與熱量之間的區(qū)別內能是一個狀態(tài)量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內能，而熱量是一個過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉移的能量，即內能的改變量，如果沒有熱傳遞，就無所謂熱量，但此時物體仍有確定的內能。例如，我們可以說“某物體在某溫度時具有多少內能”而不能說“某物體在某溫度時具有多少熱量”。類型一 對溫度概念的理解【例1】 關于物體的溫度與分子動能的關系，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物體的運動速度越大，則物體的溫度越高點撥：牢牢把握溫度是分子平均動能的標志這一概念。解析：某種物體溫度是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，從微觀上講，分子運動快慢是有差別的，各個分子運動的快慢無法跟蹤測量，而溫度的概念是建立在統(tǒng)計規(guī)律的基礎上的，在一定溫度下，分子速率大小按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布，當溫度升高時，說明分子運動激烈，分子平均動能增大，但并不是所有分子的動能都增大；物體的運動速度越大，說明物體的動能越大，這并不能代表物體內部分子的熱運動越劇烈，則物體的溫度不一定高，所以選c項。答案：c題后反思：因為溫度是分子平均動能的唯一標志，0 的物體中分子的平均動能也有一定值，并不為零。由于沒有區(qū)分物體內分子做無規(guī)則熱運動的速度和物體做機械運動的速度，而錯選d。與初中溫度的定義(溫度是表示物體冷熱程度的物理量)進行對比，加深理解。類型二 對分子勢能的理解【例2】 設rr0時分子間的作用力為零，則一個分子從遠處以某一動能向另一個固定的分子靠近的過程中，下列說法中正確的是()。arr0時，分子力做正功，動能不斷增大，勢能減小brr0時，動能最大，勢能最小crr0時，分子力做負功，動能減小，勢能增大d以上說法不對點撥：分子勢能是相互作用的分子間由相對位置決定的能，從微觀上講與分子間距有關，從宏觀上講與物體體積有關。解析：當兩個分子從遠處開始靠近的過程中，rr0時兩者之間先是引力，引力對分子做正功，分子勢能減小，由動能定理可知，分子動能增大，故a項正確。當rr0時兩者之間是斥力，對分子做負功，分子勢能增大，由動能定理可知，分子動能減小，故c項正確。由上兩種情況分析可知，當rr0時，分子的動能最大，分子勢能最小，b項也正確。答案：abc題后反思：本題主要考查分子力做功與分子勢能變化的關系。由上面的解答也可以更好地理解epr的關系圖，當然本題也可以由epr的關系圖直接得出結論。類型三 對物體的內能的理解【例3】 下列說法正確的是()。a分子的動能與分子勢能的和叫做這個分子的內能b物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定c物體的速度增大時，物體的內能增大d物體的動能減小時，物體的溫度可能增加點撥：(1)單個分子無內能可言。(2)內能與宏觀的機械能無關。(3)溫度與宏觀運動的動能無關。解析：內能是指整個物體的，單個分子無內能可言，選項a是錯誤的。物體的分子勢能由分子間距離決定，宏觀上反映為由物體的體積決定，所以選項b也是錯誤的。物體的內能與物體做宏觀的機械運動的速度無關，故選項c也是錯誤的。物體的溫度由分子的平均動能決定，與物體宏觀運動的動能無關，因此選項d是正確的。答案：d題后反思：物體的內能是本節(jié)的重點與難點，除了注意內能的微觀因素與宏觀因素之外，一定不能對單個分子談內能。1關于溫度的概念，下列說法中正確的是()。a溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則分子的平均動能大b溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，則物體的每一個分子的動能都增大c某物體當其內能增大時，則該物體的溫度一定升高d甲物體的溫度比乙物體高，則甲物體分子平均速率比乙物體分子平均速率大解析：溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，則物體內分子的平均動能越大，不一定每一個分子動能都增大，分子平均動能大，不一定分子的平均速率就大。因為不同分子，分子的質量不同，平均動能相同的不同分子，質量大的分子的平均速率小。綜上所述a、c正確。答案：ac2如圖，甲分子固定在坐標原點o，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系如圖中曲線所示，f0為斥力，f0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置?，F(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則()。a乙分子從a到b做加速運動，由b到c做減速運動b乙分子從a到c做加速運動，到達c時速度最大c乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直減少d乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加解析：由題圖可知f0處，c點是平衡位置，rr0，當rr0時表現(xiàn)為引力，rr0時表現(xiàn)為斥力。所以abc，分子力做正功，動能增加，分子勢能減少，cd，分子力做負功，動能減少，勢能增加，所以a、d錯，b、c正確。答案：bc3關于物體內能的下列說法中正確的是()。a每一個分子的動能與分子勢能的和叫物體的內能b物體所有分子的動能與分子勢能的總和叫物體的內能c一個物體當它的機械能發(fā)生變化時，其內能也一定發(fā)生變化d一個物體內能的多少，與它的機械能多少無關解析：物體內所有分子的動能與勢能總和叫物體的內能，物體的內能對單個分子而言無意義。物體的內能與其所含分子的動能與勢能有關，與物體的動能和勢能即機械能無關。故b、d正確。答案：bd4把一個物體豎直下拋，下列哪種情況是在下落的過程中發(fā)生的(不考慮空氣阻力)？()。a物體的動能增大，分子的平均動能也增大b物體的重力勢能減小，分子勢能卻增大c物體的機械能保持不變d物體的內能保持不變解析：物體下落過程，不考慮空氣阻力，只有系統(tǒng)內的重力做功，機械能不變；物體下落過程中，物體的溫度和體積也沒有發(fā)生變化，所以分子熱運動的平均動能和分子勢能都保持不變，因此，選項a和b是錯誤的。答案：cd5 當氫氣和氧氣的質量和溫度都相同時，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