人教版高中物理选修3-3教学案：第七章第5节内能

第5节 内能

1.做热运动的分子拥有的动能，即为分子动能。

2．所有分子动能的均匀值叫分子均匀动能，温度

是分子均匀动能的标记。

3．分子势能由分子间的相对地点决定，从宏观上

看，分子势能与物体的体积有关。

4．物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总

和叫做物体的内能。

5．物体的内能大小由物质的量、物体的温度及物

体的体积共同决定。

一、分子动能

1． 定义

因为分子永不暂停地做无规则运动而拥有的能。

2． 分子的均匀动能

所有分子热运动动能的均匀值。

3． 温度的微观意义

温度是分子热运动的均匀动能的标记。

二、分子势能

1． 定义： 由分子间的分子力和分子间的互相地点决定的能。

2． 决定要素

(1) 宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。

(2) 微观上：分子势能与分子之间的距离有关。

3． 分子势能与分子间距离的关系

(1) 当 r>r0 时，分子力表现为引力，若 r 增大，需战胜引力做功，分子势能增大。

(2) 当 r

(3) 当 r＝ r0 时，分子力为零，分子势能最小。

三、内能

1． 定义

物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。

2． 决定要素

物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。

1． 自主思虑 —— 判一判

(1) 温度高则物体的每个分子的动能都大。( ×)

(2)20 ℃的水和 20 ℃的铜的分子均匀动能同样。 ( √)

(3) 物体的体积增大，分子势能增大，体积减小，分子势能减小。 ( ×)

(4) 物体运动的速度越快，内能越大。( ×)

(5) 某种物体的温度是 0 ℃，说明物体中分子的均匀动能为零。 ( ×)

(6) 分子力做正功，分子势能减小。 ( √)

2． 合作研究 —— 议一议

(1) 在热现象的研究中，为何研究单个分子的动能没存心义，而是要研究所有分子的动能的均匀值？

提示： 物体内分子是大批的，各个分子的速度大小不一样，所以，每个分子的动能大小不一样，而且还在不断地改变。因为热现象是大批分子热运动的结果，所以研究单个分子运动的动能没存心义，而是要研究大批分子运动的均匀动能。

(2) 物体做加快运动时，其内能能否必定增大？

提示： 不必定。物体的内能是指物体内所有分子的热运动动能和分子势能之和。物体做加快运动对应物体的动能增大，但物体的内能有可能增大、不变或减小。

(3) 为何说任何物体在任何状况下都有内能？

提示： 内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，因为构成物体的分子永不暂停地做无规则运动，所以任何物体的分子都拥有动能；分子间有互相作用的引力和斥力，所以分子间还有分子势能，所以说任何物体在任何状况下都有内能。

对温度及分子动能的理解

1．单个分子的动能

(1) 分子在永不暂停地做无规则热运动，每个分子的动能时辰发生变化。

(2) 热现象是大批分子无规则运动的统计结果，研究单个分子的动能没有实质意义。

2． 分子的均匀动能

(1) 温度是大批分子无规则热运动的宏观表现，拥有统计意义。温度高升，分子的均匀动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小，但整体上所有分子的动能之和必定是增添的。

(2) 因为不一样物质的分子质量一般不一样，所以同一温度下，不一样物质的分子热运动的均匀动能同样，但均匀速率一般不一样。

1．当物体的温度高升时，以下说法中正确的选项是 ( )

A．每个分子的温度都高升

B．每个分子的热运动都加剧

C．每个分子的动能都增大

D．物体分子的均匀动能增大

分析： 选 D 温度是分子均匀动能的标记，温度高升，分子均匀动能增添；温度降低，

分子均匀动能减少；但其实不是每个分子的动能都变化，温度是大批分子的统计结果，对少

数几个分子谈温度是没存心义的，故 D 对。

2．一块 100 ℃的铁与一块 100 ℃的铝对比，以下说法中正确的选项是 ( )

A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等

B．铁的每个分子动能与铝的每个分子动能相等

C．铁分子的均匀速率与铝分子的均匀速率相等

D．以上说法均不正确

分析： 选 D 两物体温度相等，说明它们分子的均匀动能相等，因为温度是分子运动

均匀动能的标记；因为没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目同样时，分子总

动能才相等，故 A 错；分子均匀动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，

且每个分子的速率都是不一样的，有的快也有的慢，所以每个分子的动能相等的说法不正确，

故 B 错；固然分子的均匀动能相等，但铁分子、铝分子质量不一样，所以分子均匀速率不等，所以 C 错。应选 D。

3．对于分子动能，正确的说法是 ( )

A．某种物体的温度是 0 ℃，说明物体中分子的均匀动能为零

B．物体温度高升时，每个分子的动能都增大

C．物体温度高升时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加

D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高

分析： 选 C 温度是分子均匀动能的标记，分子在永不暂停地做无规则运动，物体中

分子的均匀动能不行能为零， A 错误。物体温度降低时，分子均匀动能减小，但对于单个

分子，其动能可能减小，也可能增大，故 B 错误；物体温度高升时，分子的均匀动能增大，

即速率大的分子数增加，速率小的分子数减少， C 正确；物体运动速度的变化改变的是机

械能，与分子的热运动没关， D 错误。

对分子势能的理解

用图像法剖析分子势能的变化

图 7-5-1

分子势能与距离的关系可用下边框图来表示， 用此框图来帮助解题， 抓住距离为 r0 时，

分子势能最小的特色，解题特别简捷。

[典例 ] (2016 ·南三模济 )如图 7-5-2 所示，甲分子固定于坐标原点 O，乙分子从无量远

a 处由静止开释， 在分子力的作用下凑近甲。 图中 b 点合外力表现为引力， 且为数值最大处，

d 点是分子靠得近来处。则以下说法正确的选项是 ( )

图 7-5-2

A．乙分子在 a 点势能最小

B．乙分子在 b 点动能最大

C．乙分子在 c 点动能最大

D．乙分子在 d 点加快度为零

[分析 ] 乙分子由 a 运动到 c，分子力表现为引力，分子力做正功，动能增大，分子势

能减小，所以乙分子在 c 处罚子势能最小，在 c 处动能最大，故 A、B 错误， C 正确；由题

图可知，乙在 d 点时遇到的分子力最大，所以乙分子在 d 处的加快度最大，故 D 错误。

[答案 ]

C

(1) 分子势能在均衡地点有最小值，不论分子间距离怎样变化，凑近均衡地点，分子势能减小，反之增大。

(2) 判断分子势能的变化有两种方法

① 看分子力的做功状况。

② 直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的差别。

1．当分子间距离从均衡地点 (r＝ r0 )处增大或减小时，分子势能的变化状况是 ( )

A．分子间的距离增大，势能增大，分子间距离减小，势能减小

B．分子间距离增大，势能先增大后减小

C．分子间距离增大，势能先减小后增大

D．不管是距离增大仍是减小，势能均增大

分析： 选 D 分子势能的变化决定于分子力做功状况，若分子力做负功，则分子势能

增大。分子间距离大于 r0，分子力表现为引力，分子间距离从 r0 处增大，故分子力做负功，

分子势能增大；分子间距离小于

r0，分子力表示为斥力，分子间距离从

r0 减小，故分子力

做负功，分子势能增大。故

D 项正确。

2．(多项选择 )如图 7-5-3

所示，甲分子固定在座标原点

O，乙分子位于

x 轴上，甲分子对乙

分子的作使劲与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。

F ＞ 0 为斥力， F ＜ 0 为引力。 a、b、

c、d 为

x 轴上的四个特定的地点。现把乙分子从 a 处由静止开释，则 ( )

图

7-5-3

A．乙分子由

B．乙分子由

a 到 b 做加快运动，由 b 到 c 做减速运动

a 到 c 做加快运动，抵达 c 时速度最大

C．乙分子由 a 到 b 的过程中，两分子间的分子势能向来减小

D．乙分子由 b 到 d 的过程中，两分子间的分子势能向来增大

分析：选 BC 乙分子由 a 运动到 c 的过程，向来遇到甲分子的引力作用而做加快运动，

到 c 时速度达到最大，尔后受甲的斥力作用做减速运动， A 错 B 对。乙分子由 a 到 b 的过

程所受引力做正功，分子势能向来减小， C 正确。而乙分子从 b 到 d 的过程，先是引力做

正功，分子势能减少，以后战胜斥力做功，分子势能增添，故 D 错。所以 B、 C 正确。

3．以下四幅图中， 能正确反应分子间作使劲 f 和分子势能 Ep 随分子间距离 r 变化关系