高中物理第七章分子動(dòng)理論第5節(jié)內(nèi)能課件新人教版選修3-

第七章分子動(dòng)理論第五節(jié)內(nèi)能【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※知道分子平均動(dòng)能和溫度的含義※知道分子勢(shì)能與分子間作用力的關(guān)系，知道分子勢(shì)能的決定因素※※理解物體內(nèi)能的含義【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋知識(shí)點(diǎn)1分子動(dòng)能和分子勢(shì)能無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

相對(duì)位置

溫度

體積

分子間距離

知識(shí)點(diǎn)21．定義物體中____________的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與____________的總和。2．決定因素(1)分子總個(gè)數(shù)由物體____________決定。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能由________決定。(3)分子勢(shì)能宏觀上與物體的________有關(guān)。(4)物體的內(nèi)能由____________、________、________共同決定。3．內(nèi)能的普遍性：因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無(wú)規(guī)則__________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。物體的內(nèi)能所有分子

分子勢(shì)能

物質(zhì)的量

溫度

體積

物質(zhì)的量

溫度

體積

熱運(yùn)動(dòng)

『判一判』(1)溫度高的物體，分子的平均動(dòng)能一定大。 (

)(2)溫度升高時(shí)，物體的每個(gè)分子的動(dòng)能都將增大。 (

)(3)分子勢(shì)能可以為正值、負(fù)值、零值。 (

)(4)一個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作該分子的內(nèi)能。 (

)(5)當(dāng)一個(gè)物體的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化。 (

)(6)溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大。 (

)√×√×××辨析思考『選一選』下列關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能的說(shuō)法中正確的是(

)A．溫度是分子動(dòng)能的標(biāo)志，動(dòng)能越大的分子其溫度就越高B．分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)C．溫度高的物體比溫度低的物體含有的熱量多D．靜止的物體沒(méi)有內(nèi)能B

解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量的分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)的分子沒(méi)有意義，故A錯(cuò)誤；分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)，故B正確；物體的內(nèi)能與物體的物質(zhì)的量、溫度、體積以及物態(tài)有關(guān)，溫度高的物體不一定比溫度低的物體含有的內(nèi)能多，更不能說(shuō)是熱量多，故C錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物體是否靜止無(wú)關(guān)，靜止是物體的宏觀的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。『想一想』殺蟲藥劑從噴霧器中射出時(shí)變成霧狀液沫，設(shè)其溫度不變，藥液的內(nèi)能是否變化？答案：內(nèi)能增大解析：解法一原因是：液體變成霧狀液沫后，分子之間的距離在r0的基礎(chǔ)上變大了，分子勢(shì)能的總和變大，所以內(nèi)能增大。解法二原因是：要使液體變成霧狀液沫，必須克服分子力做功，外界對(duì)液體做功，液體的內(nèi)能就增加了。在物體分子平均動(dòng)能不變的情況下，判斷物體內(nèi)能變化時(shí)，只考慮分子勢(shì)能的變化即可。課內(nèi)互動(dòng)探究分子動(dòng)能探究一

思考討論1如圖，分別向10℃和50℃的水中滴入一滴紅墨水，問(wèn)：(1)哪杯水中紅墨水?dāng)U散得快？(2)哪杯水中分子的平均動(dòng)能大？(3)影響分子平均動(dòng)能的因素是什么？提示：(1)50℃的水；(2)50℃的水；(3)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。歸納總結(jié)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。(2)分子在不停息地做無(wú)規(guī)則運(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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，個(gè)別分子動(dòng)能沒(méi)有意義。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)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大。存在個(gè)別分子動(dòng)能反而減小的可能，個(gè)別分子或幾十個(gè)，幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒(méi)有關(guān)系的。(2)理想氣體的分子平均動(dòng)能大小只由溫度決定，與物質(zhì)種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)只要是同一溫度下，任何分子的平均動(dòng)能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不相同。特別提醒溫度是分子平均動(dòng)能的“標(biāo)志”或者說(shuō)“量度”，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)。典例1典例剖析

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．某種物體的溫度是0℃說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零B．物體溫度降低時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都減小C．物體溫度升高時(shí)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(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高解題指導(dǎo)：由于分子處在永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不會(huì)為零，溫度取決于分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，與物體宏觀有序的運(yùn)動(dòng)速度大小無(wú)關(guān)。C

解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度是0℃，物體中分子的平均動(dòng)能并非為零，因?yàn)榉肿訜o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會(huì)停止，A錯(cuò)；溫度降低時(shí)分子的平均動(dòng)能減小，并非每個(gè)分子動(dòng)能都減小，B錯(cuò)；物體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，C項(xiàng)正確；物體的運(yùn)動(dòng)速度增大，宏觀機(jī)械能(動(dòng)能)增大，但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定加劇，溫度不一定升高，D錯(cuò)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1．一塊10℃的鐵與一塊10℃的鋁相比，以下說(shuō)法中正確的是(

)A．鐵的分子動(dòng)能之和與鋁的分子動(dòng)能之和相等B．鐵的每個(gè)分子動(dòng)能與鋁的每個(gè)分子的動(dòng)能相等C．鐵的分子平均速率與鋁的分子平均速率相等D．以上說(shuō)法均不正確D

解析：兩物體溫度相等，說(shuō)明它們的分子平均動(dòng)能相等，因?yàn)闇囟仁欠肿舆\(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志；由于沒(méi)有說(shuō)明鐵與鋁的質(zhì)量，只有當(dāng)它們所含分子數(shù)目一樣，分子總動(dòng)能才相等，故A錯(cuò)；分子平均動(dòng)能相等，但對(duì)每個(gè)分子而言，它運(yùn)動(dòng)的速率是變化的，且每個(gè)分子的速率都是不同的，有快的也有慢的，所以每個(gè)分子的動(dòng)能相等的說(shuō)法不正確，故B錯(cuò)；雖然分子的平均動(dòng)能相等，但鐵分子，鋁分子質(zhì)量不等，因此分子平均速率不等，m鋁<m鐵，鋁>鐵，所以C錯(cuò)；故只有D正確。分子勢(shì)能探究二

思考討論2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(wú)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)？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。歸納總結(jié)1．分子勢(shì)能由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互作用的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。其大小由分子間的相對(duì)位置決定。2．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，距離發(fā)生變化時(shí)，分子力要做功，分子勢(shì)能發(fā)生變化。分子勢(shì)能隨分子間距離的變化情況如圖所示(取無(wú)窮遠(yuǎn)處Ep為0)。(1)當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。(2)當(dāng)分子間的距離r<r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零。特別提醒分子勢(shì)能同重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能一樣，都是與某種力對(duì)應(yīng)又由相對(duì)位置決定的能量，且該種力做功等于對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化。典例剖析 (多選)用r表示兩個(gè)分子間的距離，EP表示兩個(gè)分子間相互作用的勢(shì)能，當(dāng)r＝r0時(shí)，兩個(gè)分子間引力等于斥力，設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時(shí)，EP＝0，則(

)A．當(dāng)r0<r<10r0時(shí)，EP隨r的增大而增大B．當(dāng)r<r0時(shí)，EP隨r的減小而增大C．當(dāng)r＝r0時(shí)，EP最小D．當(dāng)r＝r0時(shí)，EP＝0解題指導(dǎo)：分子力做正功還是做負(fù)功，決定分子勢(shì)能是減小還是增大。典例2ABC

解析：當(dāng)r>r0時(shí)，分子力的合力為引力，距離增大時(shí)，需要克服分子引力做功，所以分子勢(shì)能EP增大；當(dāng)r<r0時(shí)，分子力的合力為斥力，距離r減小時(shí)，需要克服分子斥力做功，分子勢(shì)能也要增大。由上述分析可知，從r＝r0出發(fā)，無(wú)論增大距離r還是減小距離r，分子勢(shì)能均增大，所以在r＝r0處，分子勢(shì)能最小。由于題中已規(guī)定兩分子距離很遠(yuǎn)時(shí)，EP＝0，所以r＝r0處一定是EP<0。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2．(2020·湖北省宜昌市葛洲壩中學(xué)高二下學(xué)期期中)分子力F、分子勢(shì)能EP與分子間距離r的關(guān)系圖線如甲乙兩條曲線所示(取無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能EP＝0)。下列說(shuō)法正確的是(

)A．甲圖線為分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖線B．當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能為零C．隨著分子間距離的增大，分子力先減小后一直增大D．在r<r0階段，分子力減小時(shí)，分子勢(shì)能也一定減小D

解析：當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力等于零，分子勢(shì)能為負(fù)值最小，綜合圖象可知乙圖線為分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖線。故AB錯(cuò)誤；分子間的作用力隨著分子間距離的增大先減小，然后反向增大，最后又一直減小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子力減小時(shí)，分子間距增大，分子力做正功，分子勢(shì)能減小。故D正確。物體的內(nèi)能探究三

思考討論3物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能。你知道物體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)嗎？提示：物體的內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的量三方面有關(guān)。歸納總結(jié)1．內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動(dòng)能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。2．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目?jī)?nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見形式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能能量存在原因由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體形變或被舉高影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度(或相對(duì)于零勢(shì)能面的高度或彈性形變)是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化特別提醒(1)熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說(shuō)法，熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少。(2)物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加。典例剖析

下列敘述正確的是(

)A．分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能之和，叫作這個(gè)分子的內(nèi)能B．物體的內(nèi)能由物體的動(dòng)能和勢(shì)能決定C．物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)能也一定增大D．物體的動(dòng)能減小時(shí)，其溫度可能升高典例3D

解題指導(dǎo)：解有關(guān)“內(nèi)能”的題目時(shí)，應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：①內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)；②溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，與單個(gè)分子的動(dòng)能，以及物體的動(dòng)能無(wú)任何關(guān)系。解析：內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的，單個(gè)分子無(wú)內(nèi)能可言，A項(xiàng)錯(cuò)，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，由物體的溫度、體積決定，與整個(gè)物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能無(wú)關(guān)，物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能增大，但內(nèi)能不一定增大，故B、C錯(cuò)；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少時(shí)，其溫度可能升高，如物體在粗糙的水平面上滑行，因摩擦生熱，動(dòng)能減少溫度升高，故D項(xiàng)正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3．(2020·四川省攀枝花市第十五中高二下學(xué)期期中)關(guān)于物體的內(nèi)能，正確的說(shuō)法是(

)A．物體的內(nèi)能與物體的體積有關(guān)B．溫度相同的物體具有相同的內(nèi)能C．機(jī)械能越大的物體，內(nèi)能也一定越大D．溫度、質(zhì)量相同的物體具有相等的內(nèi)能A

解析：物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積等因素有關(guān)。溫度相同的物體內(nèi)能不一定相等，還與分子數(shù)即質(zhì)量有關(guān)，以及體積有關(guān)。故A正確，B錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物體的機(jī)械能是兩個(gè)不同的概念，二者沒(méi)有關(guān)系，故C錯(cuò)誤；溫度、質(zhì)量相同的物體內(nèi)能不一定相等，還與體積有關(guān)，故D錯(cuò)誤。核心素養(yǎng)提升具體比較和判斷時(shí)，必須抓住物體內(nèi)能的大小與分子數(shù)目有關(guān)、與溫度有關(guān)、與物體的體積及物態(tài)等因素有關(guān)，結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，綜合進(jìn)行分析。(1)當(dāng)物體質(zhì)量m一定時(shí)(相同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M相等)，物體所含分子數(shù)n就一定。(2)當(dāng)物體溫度一定時(shí)，物體內(nèi)部分子的平均動(dòng)能就一定。(3)當(dāng)物體的體積不變時(shí)，物體內(nèi)部分子間的相對(duì)位置就不變，分子勢(shì)能也不變。(4)當(dāng)物體發(fā)生物態(tài)變化時(shí)，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內(nèi)能也隨之變化。比較物體內(nèi)能的大小和判斷物體內(nèi)能改變的方法

甲、乙兩名同學(xué)對(duì)0℃的水和0℃的冰進(jìn)行了如下爭(zhēng)論：甲說(shuō)：“冰和水的溫度相同，所以分子平均動(dòng)能相等。質(zhì)量相同