高中物理 第一章 分子动理论 第五讲 物体的内能教案 粤教版选修3-3-粤教版高二选修3-3物理教案
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分子动理论第五节物体的内能1.知道温度是分子热运动平均动能的标志,渗透统计的方式.2.知道什么是分子势能,分子势能随分子距离转变的关系.理解分子势能与物体的体积有关.3.知道什么是内能,知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关.4.知道理想气体微观模型,知道理想气体的内能只跟温度有关,跟体积无关.1.分子由于热运动而具有动能,因分子热运动的无规则性,研究热现象时,咱们研究的是物体内所有分子动能的平均值,这个动能叫做分子的平均动能,它的标志是温度.2.分子势能和重力势能类似,它是由分子力和分子间的相对位置所决定的势能,它与分子间距离的转变规律可用分子力做功来衡量,分子力做正功,分子势能减少,分子力做负功,分子势能增加,且分子力做功的数值等于分子势能的转变量.3.物体的内能包括物体中所有分子的动能和势能,它从宏观上决定于物质的量、温度、体积,同时受物态转变的影响.4.气体分子间距离大约为分子直径的10倍,分子间的作使劲十分微弱,当气体分子间距离转变时,分子力所做的功超级小,因此,分子势能的转变可以忽略.5.一般情况下,人们把气体分子看做没有彼此作用的质点,这种气体的简化模型称为理想气体微观模型,因此,它的内能只取决于物质的量和温度这两个宏观量.1.下列有关“温度”的概念的说法中正确的是(B)A.温度反映了每一个分子热运动的猛烈程度B.温度是分子平均动能的标志C.必然质量的某种物质,内能增加,温度必然升高D.温度升高时物体的每一个分子的动能都将增大解析:温度是分子平均动能的标志,而对某个肯定的分子来讲,其热运动的情况无法肯定,不能用温度反映.故A、D错而B对.温度不升高而仅使分子的势能增加,也可使物体内能增加,冰熔化为同温度的水就是一个例证,故C错.2.下列说法正确的是(D)A.分子的动能与分子的势能之和叫做这个分子的内能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.物体的速度增大时,物体的内能增大D.物体的动能减小时,物体的温度可能增加解析:物体的内能是所有分子动能和分子势能的总和,对单个分子而言分子势能和分子内能无心义,A错;物体的分子势能与分子间距离有关,宏观上由体积决定而与温度无关,B错.物体速度增大时,物体的动能增大,而内能并非变,C错;物体的动能减小时,物体的温度可能增加,故D正确.3.(多选)下列关于分子动能的说法,正确的是(BD)A.物体的温度升高,每一个分子的动能都增加B.物体的温度升高,分子的总动能增加C.若是分子的质量为m,平均速度为v,则平均动能为12mv2D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比解析:温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加,可是其中个别分子的动能却有可能减小,A错、B对.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值,所以C错、D对.4.分子间距增大时,分子势能将(D)A.增大 B.减小C.不变 D.不能肯定解析:分子势能的转变与分子力做功紧密联系;当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增加.(1)当r>r0时,分子间的作使劲为引力,将分子间距离增大时,分子力做负功,分子势能增大.(2)当r<r0时,分子间的作使劲为斥力,将分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小.经以上分析可知本题D选项正确.5.设r=r0时分子间作使劲为零,则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的进程中,下列说法中不正确的是(D)A.r>r0时,分子力做正功,动能增大,势能减小B.r=r0时,动能最大,势能最小C.r<r0时,分子力做负功,动能减小,势能增大D.从r>r0到r<r0进程中,势能先增大后减小解析:本题考查分子势能改变与分子力做功的特点.一个分子从远处向另一个分子靠近,它们间分子力先为引力后为斥力,故先做正功后做负功,那么分子势能先减小后增大,而动能正好相反,先增大后减小;当r=r0时,势能最小,动能最大.6.下列四个图中,能正确反映分子间作使劲f和分子势能E p随分子间距离r转变关系的图线是(B)解析:分子间作使劲f=0时对应的分子势能E p最小,能正确反映分子间作使劲f和分子势能E p随分子间距离r转变关系的图线是B.7.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是(C)A.物体的温度越高,所含热量越多B.物体的内能越大,热量越多C.物体的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变,其内能就不转变解析:物体的内能是一个状态量,而热量是一个进程量,只有在物体之间发生热传递时才伴随热量的转移,故A、B错,C对;物体的内能由物质的量、温度、体积等一路决定,温度不变,内能可能转变,故D错.8.若一气泡从湖底上升到湖面的进程中温度维持不变,则在此进程中关于气泡中的气体,下列说法中正确的是(D)A.气体分子间的作使劲增大B.气体分子的平均速度增大C.气体分子的平均动能减小D.气体的分子势能增大解析:气体在上升的进程中,温度不变,体积增大,分子的平均动能不变,平均速度不变,分子间的作使劲减小,气体的分子势能增大.9.(多选)把一个物体竖直下抛,下列哪一种情况是在下落的进程中发生的(不考虑空气阻力)(CD)A.物体的动能增大,分子的平均动能也增大B.物体的重力势能减小,分子势能却增大C.物体的机械能维持不变D.物体的内能维持不变解析:物体下落进程,不考虑空气阻力,只有系统内的重力做功,机械能不变;物体下落进程中,物体的温度和体积也没有发生转变,所以分子热运动的平均动能和分子势能都维持不变,因此,选项A、B是错误的.10.(多选)如图所示为物体分子间彼此作使劲与分子间距离之间的关系,下列判断中正确的是(AC)A.当r<r0时,r越小,则分子势能E p越大B.当r>r0时,r越小,则分子势能E p越大C.当r=r0时,分子势能最小D.当r→∞时,分子势能最小解析:由当分子间的距离r<r0时,分子间的作使劲表现为斥力,分子间的距离减小时,分子力做负功,分子势能增大,反之分子势能减小.当r=r0时,分子势能最小.当r→∞时,引力做负功,分子势能增大到最大值,且为零.故A、C正确.。
学习资料高中物理第一章分子动理论第五节物体的内能第六节气体分子运动的统计规律学案粤教版选修3班级:科目:第五节物体的内能第六节气体分子运动的统计规律1。
知道分子的动能、分子的平均动能及温度是分子平均动能大小的标志.2。
知道分子的势能跟物体的体积有关,分子势能随分子间距离变化而变化的规律. 3.知道什么是物体的内能,物体的内能与哪些宏观量有关,能区别物体的内能和机械能. 4.知道什么是统计规律及气体分子运动的统计规律.5。
掌握温度与分子平均动能的关系、分子势能与分子之间距离的关系、热传递与功的关系.6。
区分温度、内能、热量三个物理量;掌握分子势能随分子间距离变化的势能曲线.一、分子动能和分子势能分子动能分子势能定义分子无规则运动而具有的能由分子力和分子间相对位置决定的能大小决定因素温度是物体分子平均动能大小的标志宏观上与物体的体积有关,微观上与分子间距离有关1.定义:物体中所有分子做热运动的___________动能和___________分子势能的总和.2.相关因素:物体的内能跟物体的___________温度和体积都有关系.(1)温度升高时,分子平均动能增加,物体的内能___________增加.(2)体积变化时,分子势能发生变化,物体的内能也会发生___________变化.3.理想气体(1)理想气体微观模型:忽略了气体分子的相互作用力和___________分子势能.(2)一定质量的气体,温度越高,压强___________越小,气体越___________稀薄,就越接近理想气体.(3)理想气体的内能只跟温度有关,温度越高,理想气体的内能___________越大.1.物体的运动越来越快,其内能是否一定发生变化?提示:物体的内能指的是物体内所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,物体运动越来越快对应的是机械能.两者本质不同,可在一定条件下相互转化,故物体运动越来越快,其内能有可能变化也有可能不变.三、气体分子运动的统计规律1.分子沿各个方向运动的机会相等(1)在气体中,大量分子的频繁碰撞,使某个分子何时何地向何处运动是___________偶然的.(2)对大量分子的整体来说,在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是___________均等的.2.分子速率按一定的规律分布(1)大量分子整体的速率分布遵从一定的___________统计规律;在一定的___________温度下,各种不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比率是___________确定的.(2)气体分子中,速率很大的和速率很小的分子数占总分子数的比率是___________很小的,气体中大多数分子的速率都接近某个数值.与这个数值相差越多,分子数___________越少,表现出“___________中间多、___________两头少"的分布规律.(3)温度升高时,分子数最多的速率区间移向___________速率大的一方,速率小的分子数减少,速率大的分子数增加,分子的平均动能___________增大,总体上仍表现出“___________中间多、___________两头少”的分布规律.2.气体的温度升高时,所有气体分子的速率都增大吗?提示:温度升高时,气体分子的平均速率增大,但有可能个别分子的速率变小,事实上,对于某个气体分子来说,其速率大小是时刻在变化的,并且也是无法确定的.对分子动能的理解1.分子动能是指单个分子热运动的动能,但分子是无规则运动的,因此各个分子的动能不尽相同,所以单个分子的动能没有意义,我们主要研究的是大量分子的平均动能.2.分子的平均动能是所有分子动能的平均值.温度是分子平均动能的唯一标志,这是温度的微观意义,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质分子的质量不尽相同,所以分子的平均速率可能是不同的.3.温度升高,分子的平均动能一定增大;温度降低,分子的平均动能一定减小;温度不变,分子的平均动能一定不变.4.物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和,它等于分子的平均动能与分子数的乘积.(1)温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的.(2)分子做热运动的平均动能不涉及宏观物体运动的动能.关于分子动能,正确的说法是( )A.某种物体的温度是0 ℃说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时,所有分子的动能都增大C.同种物体,温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D.物体的运动速度越大,则物体的分子动能也越大[解析]某种物体温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地运动,从微观上讲,分子运动快慢是有差别的,各个分子运动的快慢无法跟踪测量,而温度的概念是建立在统计规律的基础上的,在一定温度下,分子速率大小按一定的统计规律分布,当温度升高时,说明分子运动激烈,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大;物体的运动速度越大,说明物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子热运动,则物体的温度不一定高,所以选C项.[答案] C温度升高,平均动能、平均速率都增大.但对某个分子来说,它的分子动能、速率不一定增大.1。
物体的内能1.分子由于热运动而具有动能,因分子热运动的无规则性,研究热现象时,我们研究的是物体内所有分子动能的平均值,这个动能叫做分子的平均动能,它的标志是温度。
2.分子势能和重力势能类似,它是由分子力和分子间的相对位置所决定的势能,它与分子间距离的变化规律可用分子力做功来恒量,分子力做正功,分子势能减少,分子力做负功,分子势能增加,且分子力做功的数值等于分子势能的变化量。
3.物体的内能包括物体中所有分子的动能和势能,它从宏观上决定于物质的量、温度、体积,同时受物态变化的影响。
4.气体分子间距离大约为分子直径的10倍,分子间的作用力十分微弱,当气体分子间距离变化时,分子力所做的功非常小,因此,分子势能的变化可以忽略。
5.一般情况下,人们把气体分子看作没有相互作用的质点,这种气体的简化模型称为理想气体微观模型,因此,它的内能只取决于物质的量和温度这两个宏观量。
1.分子的动能(1)定义:分子由于热运动而具有的动能。
(2)分子的动能与温度的关系①单个分子的动能由于分子运动的无规则性,在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一,就是同一个分子,在不同时刻的动能也是不同的,所以单个分子的动能没有意义。
②分子的平均动能温度是分子平均动能的标志,这是温度的微观意义,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,由于不同物质分子的质量不一定相同,因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。
2.分子势能(1)定义:分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能。
(2)分子势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关,宏观上与物体的体积有关。
分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。
①当分子间的距离r>r0时,分子间的作用力表现为引力,分子间的距离增大时,分子力做负功,因此分子势能随分子间的距离增大而增大。
②当分子间的距离r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,分子间的距离减小时,分子力做负功,因此分子势能随分子间的距离减小而增大。
第五节 物体的内能班级 姓名 学号 评价【自主学习】一、 学习目标1. 知道分子的动能、分子的平均动能及温度是分子平均动能大小的标志.2.知道分子势能跟物体的体积有关,分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律.3.知道什么是物体的内能,物体的内能与哪些宏观量有关,能区别物体的内能和机械能.二、 重点难点1.掌握三个概念:分子平均动能、分子势能、物体内能:掌握三个物理规律:温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离的关系、热传递与功的关系2.区分温度、内能、热量三个物理量;分析分子势能随分子间距离变化的势能曲线三、 问题导学1. 什么是分子动能?什么是分子平均动能?为什么说温度是物体分子热运动平均动能的标志。
2. 什么是分子势能?分子势能大小与分子间距离的关系是什么?如图分子势能变化曲线说明什么问题?分子势能最小值一定为零吗?分子势能的变化与物体体积有什么关系?3. 物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
影响物体内能大小的因素有哪些?他们对内能有什么影响?四、 自主学习(阅读课本P12-13页,《金版学案》P20-22考点1、2、3)1.完成《金版学案》P20预习篇五、 要点透析 见《金版学案》P20-22考点1、2、31.分子的平均动能是所有分子动能的平均值温度是分子平均动能的唯一标志,这是温度的微观意义,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,但平均速率却可能是不同的.2.分子势能曲线如图所示,规定无穷远处分子势能为零.分子间距离从无穷远处逐渐减小至r 0的过程中,分子间的合力为引力,合力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小,为负值.当分子间距离达到r 0以后再继续减小,分子间的合力为斥力,在分子间距离减小的过程中,合力做负功,分子势能增大,其数值将从负值逐渐增大至零,然后为正值,故r =r 0时,分子势能最小.注意分子势能最小与分子势能为零是不相同的.3.影响物体内能的因素(1)宏观因素:物体内能大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定.(2)微观因素:物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定.【预习自测】1.(单选)关于物体的温度与分子动能的关系,正确的说法是( )A.某种物体的温度是0 ℃说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度降低时,每个分子的动能都减小C.物体温度升高时速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高2.(单选)关于分子势能,下列说法中正确的是( )A.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大B.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大C.当r→∞时,分子势能最小D.将物体以一定初速度竖直向上抛出,物体在上升阶段其分子势能越来越大3.(单选)关于机械能和内能,下列说法中正确的是( )A.机械能大的物体,其内能一定很大 B.物体的机械能损失时,内能却可以增加C.物体的内能损失时,机械能必然减少D.物体的内能为零时,机械能可以不为零第五节物体的内能【巩固拓展】课本作业P13讨论交流1、2;练习1、2、3、41.(多选)设r=r0时分子间作用力为零,则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中,下列说法中正确的是( )A.r>r0时,分子力做正功,动能不断增大,势能减小B.r=r0时,动能最大,势能最小C.r<r0时,分子力做负功,动能减小,势能增大D.以上均不对2.(单选)若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系是( )A.如果保持其体积不变,温度升高,内能不变B.如果保持其体积不变,温度升高,内能减少C.如果保持其温度不变,体积增大,内能增大D.如果保持其温度不变,体积增大,内能减少第五节 物体的内能班级 姓名 学号 评价● 【课堂检测】一、温度与分子平均动能、内能的关系1.(双选)下列有关温度与分子动能、物体内能的说法中正确的是( )A .温度升高,每个分子的动能一定都变大B .温度升高,分子的平均速率一定变大C .温度降低,物体的内能必然变小D .温度降低,物体的内能可能增大二、分子势能的大小及变化2. (双选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O ,乙分子位于x 轴上,甲分子对乙分子的作用力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 轴上四个特定的位置.现把乙分子从a 处由静止释放,则( )A .乙分子由a 到b 做加速运动,由b 到c 做减速运动B .乙分子由a 到c 做加速运动,到达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一直减小D .乙分子由b 到d 的过程中,两分子间的分子势能一直增大三、物体的内能及相关因素3.(单选)下列叙述正确的是( )A .分子的动能与分子的势能之和,叫做这个分子的内能B .物体的内能由物体的动能和势能决定C .物体做加速运动时,其内能也一定增大D .物体的动能减少时,其温度可能升高4.(单选)下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是( )A .物体的温度越高,所含热量越多B .物体的内能越大,热量越多C .物体的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大D .物体的温度不变,其内能就不变化● 【互动研讨】1. 课本作业P12讨论交流1、2第五节 物体的内能班级 姓名 学号 评价【当堂训练】1.(双选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时,下列说法中正确的是( )A .两种气体分子的平均动能相等B .氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C .两种气体分子热运动的总动能相等D .两种气体分子热运动的平均速率相等2.(双选)如图所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系,下列判断正确的是() A .当r <r 0时,r 越小,则分子势能E p 越大B .当r >r 0时,r 越小,则分子势能E p 越大C .当r =r 0时,分子势能E p 最小D .当r →∞时,分子势能E p 最小3.(单选)下列说法中正确的是( )A .温度低的物体内能小B .温度低的物体分子运动的平均速率小C .物体做加速运动时速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大D .物体体积改变,内能可能不变4.(双选)下列关于分子动能的说法,正确的是( )A .物体的温度升高,每个分子的动能都增加B .物体的温度升高,分子的总动能增加C .如果分子的质量为m ,平均速率为v ,则其平均动能为12mv 2D .分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比学习心得:。
第五节物体的内能第六节气体分子运动的统计规律[目标定位] 1.知道温度是分子平均动能的标志,明确分子势能与分子间距离的关系.2.理解内能的概念及其决定因素.3.知道气体分子运动的特点,了解气体分子速率按统计规律分布.一、分子动能[导学探究] 分子处于永不停息的无规则运动中,因而具有动能.(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能?(2)物体温度升高时,物体内每个分子的动能都增大吗?(3)物体做高速运动时,其分子的平均动能会增大吗?答案(1)分子动能是指单个分子热运动的动能,但分子是无规则运动的,因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同,所以研究单个分子的动能没有意义,我们主要关心的是大量分子的平均动能.(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计的意义,对于单个分子,温度是没有意义的,所以物体温度升高时,某一个分子的动能可能减小,也可能不变.(3)分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关.[知识梳理]1.温度在宏观上是物体冷热程度的标志,在微观上是分子热运动的平均动能的标志.2.分子动能的理解(1)由于分子热运动的速率大小不一,因而我们关心的是分子热运动的平均动能.(2)温度是大量分子平均动能的标志,但对单个分子没有意义.同一温度下,各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能决定于物体的温度.(4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关.(填“有”或“无”).二、分子势能[导学探究] 功是能量转化的量度,分子力做功对应什么形式的能量变化呢?答案分子力做功对应分子势能的变化.[知识梳理]分子势能是由分子间相对位置决定的势能,它随物体体积的变化而变化,与分子间距离r的关系为:1.当r>r0时,分子力表现为引力,r增大时,分子力做负(填“正”或“负”)功,分子势能增大(填“增大”或“减小”).2.当r<r0时,分子力表现为斥力,r减小时,分子力做负(填“正”或“负)功,分子势能增大(填“增大”或“减小”).3.当r=r0时,分子势能最小(填“最大”或“最小”).4.如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零,分子势能E p与分子间距离r的关系可用如图1所示的实线表示(分子力F与分子间距离r的关系如图中虚线所示).图1三、内能1.内能:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和.2.任何物体在任何温度下都具有内能.因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的.3.内能的决定因素(1)从微观上看,物体的内能大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距离三个因素决定.(2)从宏观上看,物体的内能由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定.(3)理想气体的内能:理想气体忽略了气体分子的相互作用力和分子势能,理想气体的内能是所有分子动能的总和,只跟温度有关.4.内能与机械能的区别和联系区别:与内能不同,机械能是由物体的机械运动速度、相对参考面的高度、物体形变大小等决定的能量,它是对宏观物体整体来说的.联系:物体具有内能的同时也可以具有机械能.当物体的机械能增加时,内能不一定(填“一定”或“不一定”)增加,但机械能与内能之间可以相互转化.四、气体分子运动的统计规律1.由于物体是由大量分子组成的,这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各个分子的运动都是不规则的,带有偶然性,但从总体来看,大量分子的运动服从一定的统计规律.2.气体分子沿各个方向运动的机会均等.3.大量气体分子的速率分布呈现中间多、两头少的规律.4.温度升高时,所有分子热运动的平均速率增大,即大部分分子的速率增大,但也有少数分子的速率减小,这也是统计规律的体现.一、分子动能例1(多选)关于分子的动能,下列说法中正确的是( )A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大C.物体的温度降低,物体内大量分子的平均动能一定减小D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关答案CD解析分子的动能与机械运动的速度无关,温度升高,分子的平均动能一定增大,但对单个分子来讲,其动能可能增大也可能减小.二、分子势能例2甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略),设甲固定不动,在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能的变化情况,下列说法正确的是( ) A.分子势能不断增大B.分子势能不断减小C.分子势能先增大后减小D.分子势能先减小后增大答案 D解析r>r0时,靠近时引力做正功,E p减小;r<r0时,靠近时斥力做负功,E p增大.三、内能例3下列说法正确的是( )A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B的内能D .A 、B 两物体的温度相同时,A 、B 两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同 答案 D解析 解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子热运动的平均动能的标志,内能是所有分子动能和分子势能的总和,故温度不变时,内能可能变化,A 项错误.两物体温度相同,内能可能不同,分子的平均动能相同,但由E k =12m v 2知,分子的平均速率v 可能不同,故D 项正确.最易出错的是认为有热量从A 传到B ,A 的内能肯定大,其实有热量从A 传到B ,只说明A 的温度高,内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素,故C 项错误.机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关,故B 项错误.故正确答案为D.四、气体分子运动的统计规律例4 在一定温度下,某种气体的分子速率分布应该是( )A .每个分子速率都相等B .每个分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目都很少C .每个分子速率一般都不相等,但在不同速率范围内,分子数的分布是均匀的D .每个分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目都很多答案 B解析 本题考查理想气体的速率分布规律,解决本题的关键是要熟知气体分子速率分布曲线,由麦克斯韦气体分子速率分布规律知,气体分子速率大部分集中在某个数值附近,速率很大和速率很小的分子数目都很少,所以B 正确.1.(分子动能)下列关于物体的温度与分子动能的关系,说法正确的是( )A .某物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大C.物体温度升高时,分子平均动能增大D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高答案 C解析某种气体温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地运动,A错;当温度升高时,分子运动加剧,平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,B 错,C对;物体的运动速度越大,物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定高,D错.2.(分子势能)(多选)图2为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是( )图2A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功答案BC解析当r<r1时,r减小,E p增大,说明克服分子间作用力做功,也说明分子间作用力表现为斥力,因此选项B正确.r1<r<r2时,分子势能随分子间距离的增大而减小,说明分子力做正功,因此分子间作用力表现为斥力,所以选项A、D均错.r=r2时分子间作用力为零,故选项C正确.3.(内能)关于物体的内能,下列说法中正确的是( )A.机械能可以为零,但内能永远不为零B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高,物体的内能越大D.0 °C的冰的内能与等质量的0 °C的水的内能相等答案 A解析机械能是宏观能量,当物体的动能和势能均为零时,机械能就为零;而物体内的分子在永不停息地做无规则运动,且存在相互作用力,所以物体的内能永不为零,A项对;物体的内能与物质的量、温度和体积有关,B、C、D三项错误,故选A.4.(气体分子运动的统计规律)如图3是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图,由图可得( )图3A.同一温度下,氧气分子呈现出“中间多、两头少”的分布规律B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增加D.随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小答案 A解析温度升高后,并不是每一个气体分子的速率都增大,而是气体分子的平均速率变大,并且速率小的分子所占比例减小,则B、C、D错误;同一温度下,气体分子呈现出“中间多、两头少”的分布规律,A正确.题组一分子动能1.关于温度,下列说法正确的是( )A.温度升高,每个分子的动能都变大B.物体运动速度越大,分子总动能越大,因而物体温度也越高C.一个分子运动的速率越大,该分子的温度越高D.温度是大量分子无规则热运动的平均动能的标志答案 D解析温度升高,分子的平均动能变大,而不是每个分子的动能都变大,故A错.物体宏观运动的速度对应的是机械能(动能),与分子无规则热运动的平均动能无关,与物体的温度无关,B错;温度是对大量分子而言的,是统计、平均的概念,对单个分子无意义,C错.2.下列说法中正确的是( )A.只要温度相同,任何物体分子的平均动能相同B.分子动能指的是由于分子定向运动具有的能C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率答案 A解析温度相同,物体分子的平均动能相同,故A正确;分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能,B错误;物体内能是对大量分子而言的,对于10个分子无意义,故C错误;温度高的物体分子的平均运动速率大(相同物质),但具体的每一个分子的运动速率是不确定的,可能大于平均运动速率,也可能等于平均运动速率,也可能小于平均运动速率,故D错误.题组二分子势能3.(多选)关于分子势能和物体体积的关系,下列说法中正确的是( )A.当物体体积增大时,其分子势能必定增大B.当物体体积增大时,其分子势能不一定增大C.当物体体积减小时,其分子势能必定减小D.当物体体积不变时,其分子势能一定不变答案BD解析物体的分子势能与体积不是单值对应的关系,物体体积增大(减小),分子势能不一定增大(减小),而体积不变,分子势能一定不变.4.下列情况分子势能一定减小的是 ( )A.分子间距离减小时B.分子间表现为斥力且分子间距离增大时C.分子动能增大时D.分子间作用力做负功时答案 B解析当分子间距离减小时,引力可能做正功,也可能做负功,所以分子势能可能增大也可能减小,A错误;当分子间表现为斥力且分子间距离增大时,分子间的作用力做正功,分子势能减小,B正确;分子动能与分子势能没有关系,C错误;分子间的作用力做负功时,分子势能增大,D错误.5.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是( )答案 B解析当r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距离r增大,分子势能E p减小.当r>r0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能E p增大.当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小.故选项B正确.题组三内能6.下列说法正确的是( )A.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.物体的速度增大时,物体的内能增大D.物体的动能减小时,物体的温度可能增加答案 D解析内能是对物体内所有分子而言的,单个分子无内能可言,选项A错误;物体的分子势能由分子间距离决定,宏观上表现为由物体的体积决定,所以选项B错误;物体的宏观速度与物体的内能没有关系,物体的动能与物体的温度没有关系,故选项C错误,D正确.7.下列关于物体内能和机械能的说法正确的是( )A.物体的内能大,则机械能也一定大B.一切物体都具有内能C.当物体静止时,物体的内能为零D.内能是物体的机械能的另一种说法答案 B解析内能和机械能是两种不同形式的能,二者没有必然的联系,A、C、D错误;由于分子永不停息地做无规则运动,故一切物体皆有内能,B正确.8.以下说法正确的是( )A.温度相等的两块铁(固体),其内能一定相等B.温度不等的两物体,其内能一定不等C.两物体的内能相等,其分子平均动能一定相等D.两块相同物质组成的物体(固体),质量相等,温度相同,体积相同,则内能一样大答案 D解析温度相等的两块铁,因为不知道其质量、体积是否相等,那么其内能不一定相等,所以A错;而对于温度不等的两物体,分子平均动能不一样大,但由于分子势能、质量等因素不确定,就有可能使内能一样大,因此B 错;同样的道理可知C 也错.物体的内能由物质的量、温度、体积决定,故选项D 正确.9.三个瓶子分别盛有质量相同的氢气、氧气和氮气,它们的温度相同,则分子平均速率最大的是__________;在不计分子势能的情况下,气体内能最大的是__________.答案 氢气 氢气解析 它们的平均动能相同,即12m O v O 2=12m N v N 2=12m H v H 2,而分子质量的大小关系为m O >m N >m H ,所以有v H >v N >v O ,又因三种气体的质量相同,氢气的分子总数最多,由气体内能E 内=N E k 可知,氢气内能最大.题组四 气体分子运动的统计规律10.伽耳顿板可以演示统计规律.如图1所示,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则下图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是( )图1答案 C解析 如果从入口处投入单个小球,与铁钉碰撞后会落入哪一个狭槽是偶然的、随机的,少量小球投入后,落入各狭槽的分布情况也带有偶然性.但是,从入口处同时(或先后)投入大量小球,落入各槽的分布情况则是确定的.多次重复实验可知,小球在各槽内的分布是不均匀的,以中间槽最多,两边最少,故C 正确.11.(多选)关于封闭在容器内的一定质量的气体,当温度升高时,下列说法中正确的是( )A .气体中的每个分子的速率必定增大B .有的分子的速率可能减小C.速率大的分子数目增加D.“中间多、两头少”的分布规律改变答案BC解析对每个分子无法判断速率的变化,A项错误,B项正确;但总体上速率大的分子数目在增加,C项正确;无论温度如何变化,“中间多、两头少”的分布规律不会变化,D项错误.12.下表反映了氧气分子的速率分布:如果以横坐标上的各等长区间表示相应的速率范围,以纵坐标表示单位速率间隔分子数占总分子数的比率,那么可以用直方图表示出一定温度下分子速率的分布,如图2所示.图2由以上表格和图象,从两个方面论述一下所反映出的物理规律.答案 (1)一定温度下(0 ℃),气体分子速率在中间(300~400 m·s -1)最多,大于400 m·s-1或小于300 m·s -1较少,即反映出“中间多、两头少”的统计规律.(2)温度升高,由0 ℃升到100 ℃,速率大的占的比例增多,分布曲线的峰值向速率大的一方移动,但“中间多、两头少”的分布规律不变.。
【学习目标】1.理解温度及其微观实质2.理解分子动能和分子势能3.理解物体的内能,了解内能改变的两种方式:做功、热传递【课前准备】1.分子的动能:物体里,叫做分子热运动的平均动能。
2.分子势能:分子间由决定的势能,叫分子势能。
3.改变物体内能的两种方式:和。
【学习指导】一、分子的动能温度1.温度的微观含义:温度是物体分子热运动的的标志;温度越高,分子热运动的平均动能就越。
对个别分子来说,温度是没有意义的。
2.不同的物体,若温度相同,则它们的分子平均动能,它们分子的平均速率则。
3.分子的平均动能与物体的宏观运动的速度。
4.物体所含分子的总动能由那些因素决定?二、分子势能1.r > r0时,分子间的作用力表现为力,要增大分子间的距离,分子力做功,分子势能随分子间距离的增大而。
2.r < r0时,分子间的作用力表现为力,要减小分子间的距离,分子力做功,分子势能随分子间距离的减小而。
3.r = r0时,分子力为零,分子势能。
4.分子势能跟物体的有关。
分子势能曲线(取两个分子间相距无穷远时的分子势能为零),与分子力图象的比较三、物体的内能1.物体中的总和,叫做物体的热力学能,也叫内能。
物体的内能跟物体的和有关。
2.改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
(1)做功(2)热传递热量3.内能与机械能的区别和联系【典型例题】[例1]关于分子的动能,下列说法中正确的是()A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大C.物体的温度降低,物体内分子的平均动能一定减小D.1 g 100 0C的水变成1 g 100 0C的水蒸汽,分子的平均动能和总动能都不变[例2]关于分子的势能,下列说法中正确的是()A.分子间显示斥力时,分子间距离越小,分子势能越大B.分子间显示引力时,分子间距离越小,分子势能越大C.分子的势能随物体的体积变化而变化D.物体在热胀冷缩时,分子的平均动能改变,分子的势能不变[例3] 将物体A与B相接触,发现A放出热量,B吸收热量。
第五讲物体的内能[目标定位] 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志,渗透统计的方法.2.知道什么是分子势能,分子势能随分子距离变化的关系.理解分子势能与物体的体积有关.3.知道什么是内能,知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关.4.知道理想气体微观模型,知道理想气体的内能只跟温度有关,跟体积无关.一、分子的动能温度1.分子的动能:由于物体内部的分子永不停息地做无规则运动而具有的能.2.分子的平均动能:物体内所有分子的动能的平均值.3.温度的微观意义:温度是物体分子热运动的平均动能的标志.二、分子势能1.定义:分子间存在相互作用力,分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能.2.分子势能的决定因素(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.三、物体的内能1.定义:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.2.决定因素:物体所含的分子总数由物质的量决定,分子的热运动平均动能由温度决定,分子势能与物体的体积有关,故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响.3.理想气体微观模型:在一般情况下,我们可以把气体分子看作没有相互作用的质点.4.理想气体的内能只跟温度有关,温度越高,理想气体的内能越大.想一想在高空中高速飞行的飞机中的物体,内能一定大吗?答案不一定.内能包括分子动能和分子势能,分子动能决定于温度,分子势能决定于体积,物体的内能与机械能是完全不同的概念.物体速度大,高度大,只是机械能大,内能不一定大.物体的内能跟物体的机械运动状态无关.一、对分子动能的理解1.单个分子的动能由于分子运动的无规则性,在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一,就是同一个分子,在不同时刻的动能也是不同的,所以单个分子的动能没有意义.2.分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现,具有统计意义,温度升高,分子平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小,个别分子的动能大小与温度没有关系,但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加.(2)分子的平均动能只由温度决定,与物质种类、质量、压强、体积无关,只要温度相同,分子的平均动能都相等,由于不同物质的分子质量不同,所以同一温度下,不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同.3.温度的意义(1)宏观:描述物体的冷热程度.(2)微观:分子平均动能的标志.例1下列关于物体的温度与分子动能的关系,正确的说法是( )A.某物体的温度是0℃,说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大C.物体温度升高时分子平均动能增加D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高答案 C解析某物体温度是0℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地运动,A错误;当温度升高时,分子运动加剧,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大,B错,C对;物体的运动速度越大,物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定高,D错.借题发挥(1)虽然温度是分子平均动能的标志,但是零度(0℃)时物体中分子的平均动能却不为零.(2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念.针对训练1 当氢气和氧气的质量和温度都相同时,下列说法中正确的是( )A.两种气体分子的平均动能相等B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C.两种气体分子热运动的总动能相等D.两种气体分子热运动的平均速率相等答案AB解析因温度是分子平均动能的标志,所以选项A正确;因为氢气分子和氧气分子的质量不同,且m H2<m O2,平均动能又相等,所以分子质量大的平均速率小,故选项D错,选项B正确;虽然气体质量和分子平均动能都相等,但由于气体摩尔质量不同,所以分子数目也就不相等,因此选项C错.二、对分子势能的深化理解1.分子势能由分子间的相对位置决定的能叫分子势能.2.分子势能的变化与分子间距离的关系分子势能是由分子间的相对位置决定的.当分子间的距离发生变化时,分子力要做功.当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增大.由分子间的作用力F与分子间的距离r之间的关系(如图1所示)可知(取r→∞时分子势能为零):图1(1)当r≫r0(r0表示两分子间的平衡距离,下同)时,分子间的作用力小到可忽略不计,可以认为分子间没有相互作用力,这时的分子势能为零(没有分子势能).(2)当r>r0时,分子力表现为引力.当r增大时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的增大而增大.(3)当r<r0时,分子力表现为斥力.当r减小时,分子力做负功,分子势能增大,因此分子势能随分子间距离的减小而增大.(4)当r=r0时,分子力表现为零.当r增大时,分子力做负功,分子势能增大;当r减小时,分子力做负功,分子势能增大,因此r=r0时分子势能最小.分子势能与分子间的距离r的关系如图2所示.图2例2甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略),设甲固定不动,在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能的变化情况,下列说法正确的是( )A.分子势能不断增大B.分子势能不断减小C.分子势能先增大后减小D.分子势能先减小后增大答案 D解析r>r0时,靠近时引力做正功,E p减小;r<r0靠近时斥力做负功,E p增加.借题发挥(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系.分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.分子力做功的值等于分子势能的变化量.(2)讨论分子势能变化时,绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论.导致分子势能变化的原因是分子力做功情况.针对训练2 如图3所示,甲分子固定在坐标原点O处,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间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轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,则( )图3A.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.乙分子由a到c的过程,动能先增大后减小D.乙分子由b到d的过程,两分子间的分子势能一直增加答案 B解析乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大,而后受到甲分子的斥力做减速运动,A错误,B正确;乙分子由a到c的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,分子的动能一直增大,C错误;乙分子由b到d的过程中,先是引力做正功,分子势能减小,后来克服斥力做功,分子势能增加,D错误.三、对内能的理解1.因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的,所以任何物体都具有内能.2.物体的内能与机械能的区别和联系(1)物体的机械运动对应着机械能,热运动对应着内能.内能和机械能是两种不同形式的能量.(2)内能是物体内所有分子热运动的动能和分子间的相对位置决定的势能的总和,而不是分子定向移动的动能,它与物体的温度、体积等因素有关;而机械能是物体的动能及重力势能和弹性势能的总和,它是对宏观物体来说的.(3)物体具有内能的同时又可以具有机械能.当物体的机械能增加时,内能不一定增加,但机械能与内能之间可以相互转化.例3下列说法中正确的是( )A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变答案 B例4 下列说法中正确的是( )A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A 、B 两物体接触时有热量从物体A 传到物体B ,这说明物体A 的内能大于物体B 的内能D.A 、B 两物体的温度相同时,A 、B 两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同 答案 D解析 铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量,所以内能增加,故A 错;两物体温度相同,内能可能不同,分子的平均动能相同,但由E k =12m v 2知,平均速率v 可能不同,故D 项正确;有热量从A 传到B ,只说明A 的温度高,内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素,故C 项错;机械运动的速度增大动能增加,与分子热运动的平均动能无关,内能也不一定增加,故B 错.分子动能与温度1.下列有关“温度”的概念的说法中正确的是( )A.温度反映了每个分子热运动的剧烈程度B.温度是分子平均动能的标志C.一定质量的某种物质,内能增加,温度一定升高D.温度升高时物体的每个分子的动能都将增大答案 B解析 温度是分子平均动能大小的标志,而对某个确定的分子来说,其热运动的情况无法确定,不能用温度反映.故A 、D 错,B 对;温度不升高而仅使分子的势能增加,也可以使物体内能增加,如冰熔化为同温度的水,故C 错.分子势能与分子力做功2.两分子间的斥力和引力的合力F 与分子间距离r 的关系如图4中曲线所示,曲线与r 轴交点的横坐标为r 0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近,若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法错误的是( )图4A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,分子势能减小B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,分子势能也减小C.在r=r0时,分子势能最小,分子动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和分子势能之和在整个过程中不变答案BD解析由图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A 正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,故选项B错误;在r=r0时,分子势能最小,动能最大,故选项C正确;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,故选项D错误;在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变,故选项E 正确.3.下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( )A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小答案 C解析当分子力表现为引力时,分子间距离增大,分子力减小,分子力做负功,分子势能增大,所以A、B不正确;当分子力表现为斥力时,分子间距离减小,分子力增大,分子力做负功,分子势能增大,所以C正确、D不正确.物体的内能4.下列关于物体内能的说法正确的是( )A.同一个物体,运动时比静止时的内能大B.1kg0℃的水的内能比1kg0℃的冰的内能大C.静止的物体的分子平均动能为零D.物体被举得越高,其分子势能越大答案 B解析 物体的内能与其宏观运动状态无关,A 错误;1kg0℃的水变成1kg0℃的冰要放出热量,故1kg0℃的水的内能大,B 对;静止的物体的动能为零,但分子在永不停息地运动,其分子平均动能不为零,同理被举高的物体,势能增加,但其体积不变,分子势能不变,故C 、D 错.(时间:60分钟)题组一 分子动能与温度1.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是( )A.物体的温度越高,所含热量越多B.物体的内能越大,所含热量越多C.物体的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变,其内能就不变答案 C解析 分子热运动的平均动能与温度有关,温度越高,分子热运动的平均动能越大,内能由物体的质量、温度和体积共同决定,并且内能是状态量,而热量是过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量.2.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变体积增大,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法中正确的是( )A.气体分子间的作用力增大B.气体分子的平均速率增大C.气体分子的平均动能减小D.气体分子的平均动能不变答案 D解析 气体在上升的过程中,温度不变,分子的平均动能不变,平均速率不变,体积增大,分子间的作用力减小,气体的分子势能增大.3.下列关于分子动能的说法,正确的是( )A.物体的温度升高,每个分子的动能都增加B.物体的温度升高,分子的总动能增加C.如果分子的质量为m ,平均速率为v ,则平均动能为12mv 2 D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比答案BD解析温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加,但是其中个别分子的动能却有可能减小,A错、B对;分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值,所以C错、D对.题组二分子势能与分子力的功4.分子间距增大时,分子势能将( )A.增大B.减小C.不变D.不能确定答案 D解析分子势能的变化与分子力做功紧密联系.当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增加.(1)当r>r0时,分子间的作用力为引力,将分子间距离增大时,分子力做负功,分子势能增大.(2)当r<r0时,分子间的作用力为斥力,将分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小.经以上分析可知本题D选项正确.5.在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中,关于分子间的作用力F和分子间的势能E p的说法中,正确的是( )A.F不断减小,E p不断减小B.F先增大后减小,E p不断增大C.F不断增大,E p先减小后增大D.F、E p都是先减小后增大答案 B解析分子间距r=r0时,分子力F=0;随r的增大,分子力表现为引力,F≠0;当r=10r0时,F=0,所以F先增大后减小.在分子间距由r0至10r0的过程中,始终克服分子引力做功,所以分子势能一直增大,所以选项B正确.6.如图1所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能E p与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示.图中分子势能的最小值为-E0.若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是( )图1A.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态D.乙分子的运动范围为x≥x1答案BD解析分子势能最小时,分子处于平衡位置,所以P点是分子的平衡位置.乙分子在P点的加速度为零,故选项A、C错误,选项B正确;由于两分子所具有的总能量为零,而Q点的分子势能为零,故选项D正确.7.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是.(填正确答案标号)A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做负功,后做正功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案CE8.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是.(填选图下方的字母)答案 B解析当r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距离r增大,分子势能E p减小;当r>r0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能E p增大;当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小.故选项B正确.题组三物体的内能与机械能9.关于内能和机械能,下列说法正确的是( )A.物体的机械能损失时,内能却可能增加B.物体的内能损失时,机械能必然会减小C.物体内能为零时,机械能可以不为零D.物体的机械能为零时,内能可以不为零答案AD解析在空中下降的物体由于克服空气阻力做功,机械能损失,因摩擦物体的温度升高,内能增加,A正确;物体静止时,温度降低,内能减少,而机械能可能不变,B错;分子运动永不停息而且分子间有相互作用,内能不可能为零,但机械能可以为零,C错、D正确.10.关于物体的内能,下列叙述中正确的是( )A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的体积增大时,内能也增大C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同答案 D解析温度高的物体与温度低的物体相比较,温度低的物体的分子平均动能小,但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小,即物体的内能不一定小,A错;物体的体积增大时,分子间的距离增大,分子势能发生变化,但不能确定分子势能是增大还是减小.即使分子势能增大,而分子的平均动能不能确定是否变化,也不能说明内能增大,B错;内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同,而它们的分子平均动能却不一定相同,C错;内能不同的物体,它们的温度却可能相同,即它们的分子平均动能可能相同,D正确.11.关于物体的内能,下列说法中正确的是( )A.水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大C.一定质量的0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能答案 C解析因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,说单个分子的内能没有意义,故选项A错误;内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直接联系,内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系,故选项B、D错误;一定质量的0℃的水结成0℃的冰,放出热量,使得内能减小,故选项C正确.。
第五讲物体的内能[目标定位] 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志,渗透统计的方法.2.知道什么是分子势能,分子势能随分子距离变化的关系.理解分子势能与物体的体积有关.3.知道什么是内能,知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关.4.知道理想气体微观模型,知道理想气体的内能只跟温度有关,跟体积无关.一、分子的动能温度1.分子的动能:由于物体内部的分子永不停息地做无规那么运动而具有的能.2.分子的平均动能:物体内所有分子的动能的平均值.3.温度的微观意义:温度是物体分子热运动的平均动能的标志.二、分子势能1.定义:分子间存在相互作用力,分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能.2.分子势能的决定因素(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.三、物体的内能1.定义:物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.2.决定因素:物体所含的分子总数由物质的量决定,分子的热运动平均动能由温度决定,分子势能与物体的体积有关,故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响.3.理想气体微观模型:在一般情况下,我们可以把气体分子看作没有相互作用的质点.4.理想气体的内能只跟温度有关,温度越高,理想气体的内能越大.想一想在高空中高速飞行的飞机中的物体,内能一定大吗?答案不一定.内能包括分子动能和分子势能,分子动能决定于温度,分子势能决定于体积,物体的内能与机械能是完全不同的概念.物体速度大,高度大,只是机械能大,内能不一定大.物体的内能跟物体的机械运动状态无关.一、对分子动能的理解1.单个分子的动能由于分子运动的无规那么性,在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一,就是同一个分子,在不同时刻的动能也是不同的,所以单个分子的动能没有意义.2.分子的平均动能(1)温度是大量分子无规那么热运动的客观表现,具有统计意义,温度升高,分子平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小,个别分子的动能大小与温度没有关系,但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加.(2)分子的平均动能只由温度决定,与物质种类、质量、压强、体积无关,只要温度相同,分子的平均动能都相等,由于不同物质的分子质量不同,所以同一温度下,不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同.3.温度的意义(1)宏观:描述物体的冷热程度.(2)微观:分子平均动能的标志.例1以下关于物体的温度与分子动能的关系,正确的说法是( )A.某物体的温度是0℃,说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大C.物体温度升高时分子平均动能增加D.物体的运动速度越大,那么物体的温度越高答案 C解析某物体温度是0℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子在永不停息地运动,A错误;当温度升高时,分子运动加剧,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大,B错,C对;物体的运动速度越大,物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以物体的温度不一定高,D错.借题发挥(1)虽然温度是分子平均动能的标志,但是零度(0℃)时物体中分子的平均动能却不为零.(2)物体内分子做无规那么热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念. 针对训练1 当氢气和氧气的质量和温度都相同时,以下说法中正确的选项是( )A.两种气体分子的平均动能相等B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C.两种气体分子热运动的总动能相等D.两种气体分子热运动的平均速率相等答案AB解析因温度是分子平均动能的标志,所以选项A正确;因为氢气分子和氧气分子的质量不同,且m H2<m O2,平均动能又相等,所以分子质量大的平均速率小,应选项D错,选项B正确;虽然气体质量和分子平均动能都相等,但由于气体摩尔质量不同,所以分子数目也就不相等,因此选项C错.二、对分子势能的深化理解1.分子势能由分子间的相对位置决定的能叫分子势能.2.分子势能的变化与分子间距离的关系分子势能是由分子间的相对位置决定的.当分子间的距离发生变化时,分子力要做功.当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增大.由分子间的作用力F与分子间的距离r之间的关系(如图1所示)可知(取r→∞时分子势能为零):图1(1)当r≫r0(r0表示两分子间的平衡距离,下同)时,分子间的作用力小到可忽略不计,可以认为分子间没有相互作用力,这时的分子势能为零(没有分子势能).(2)当r>r0时,分子力表现为引力.当r增大时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的增大而增大.(3)当r<r0时,分子力表现为斥力.当r减小时,分子力做负功,分子势能增大,因此分子势能随分子间距离的减小而增大.(4)当r=r0时,分子力表现为零.当r增大时,分子力做负功,分子势能增大;当r减小时,分子力做负功,分子势能增大,因此r=r0时分子势能最小.分子势能与分子间的距离r的关系如图2所示.图2例2甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略),设甲固定不动,在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能的变化情况,以下说法正确的选项是( )A.分子势能不断增大B.分子势能不断减小C.分子势能先增大后减小D.分子势能先减小后增大答案 D解析r>r0时,靠近时引力做正功,E p减小;r<r0靠近时斥力做负功,E p增加.借题发挥(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系.分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.分子力做功的值等于分子势能的变化量.(2)讨论分子势能变化时,绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论.导致分子势能变化的原因是分子力做功情况.针对训练2 如图3所示,甲分子固定在坐标原点O处,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间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轴上四个特定的位置,现把乙分子从a处由静止释放,那么( )图3A.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.乙分子由a到c的过程,动能先增大后减小D.乙分子由b到d的过程,两分子间的分子势能一直增加答案 B解析乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大,而后受到甲分子的斥力做减速运动,A错误,B正确;乙分子由a到c的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,分子的动能一直增大,C错误;乙分子由b到d的过程中,先是引力做正功,分子势能减小,后来克服斥力做功,分子势能增加,D错误.三、对内能的理解1.因为一切物体都是由不停地做无规那么热运动且相互作用着的分子所组成的,所以任何物体都具有内能.2.物体的内能与机械能的区别和联系(1)物体的机械运动对应着机械能,热运动对应着内能.内能和机械能是两种不同形式的能量.(2)内能是物体内所有分子热运动的动能和分子间的相对位置决定的势能的总和,而不是分子定向移动的动能,它与物体的温度、体积等因素有关;而机械能是物体的动能及重力势能和弹性势能的总和,它是对宏观物体来说的.(3)物体具有内能的同时又可以具有机械能.当物体的机械能增加时,内能不一定增加,但机械能与内能之间可以相互转化.例3以下说法中正确的选项是( )A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变答案 B例4 以下说法中正确的选项是( )A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,那么物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.A 、B 两物体接触时有热量从物体A 传到物体B ,这说明物体A 的内能大于物体B 的内能D.A 、B 两物体的温度相同时,A 、B 两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同 答案 D解析 铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量,所以内能增加,故A 错;两物体温度相同,内能可能不同,分子的平均动能相同,但由E k =12m v 2知,平均速率v 可能不同,故D 项正确;有热量从A 传到B ,只说明A 的温度高,内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素,故C 项错;机械运动的速度增大动能增加,与分子热运动的平均动能无关,内能也不一定增加,故B 错.分子动能与温度1.以下有关“温度〞的概念的说法中正确的选项是( )A.温度反映了每个分子热运动的剧烈程度B.温度是分子平均动能的标志C.一定质量的某种物质,内能增加,温度一定升高D.温度升高时物体的每个分子的动能都将增大答案 B解析 温度是分子平均动能大小的标志,而对某个确定的分子来说,其热运动的情况无法确定,不能用温度反映.故A 、D 错,B 对;温度不升高而仅使分子的势能增加,也可以使物体内能增加,如冰熔化为同温度的水,故C 错.分子势能与分子力做功2.两分子间的斥力和引力的合力F 与分子间距离r 的关系如图4中曲线所示,曲线与r 轴交点的横坐标为r 0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近,假设两分子相距无穷远时分子势能为零,以下说法错误的选项是( )图4A.在r >r 0阶段,F 做正功,分子动能增加,分子势能减小B.在r <r 0阶段,F 做负功,分子动能减小,分子势能也减小C.在r =r 0时,分子势能最小,分子动能最大D.在r=r0时,分子势能为零E.分子动能和分子势能之和在整个过程中不变答案BD解析由图可知:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,应选项A 正确;在r<r0阶段,当r减小时F做负功,分子势能增加,分子动能减小,应选项B错误;在r=r0时,分子势能最小,动能最大,应选项C正确;在r=r0时,分子势能最小,但不为零,应选项D错误;在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变,应选项E 正确.3.以下关于分子力和分子势能的说法正确的选项是( )A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小答案 C解析当分子力表现为引力时,分子间距离增大,分子力减小,分子力做负功,分子势能增大,所以A、B不正确;当分子力表现为斥力时,分子间距离减小,分子力增大,分子力做负功,分子势能增大,所以C正确、D不正确.物体的内能4.以下关于物体内能的说法正确的选项是( )A.同一个物体,运动时比静止时的内能大B.1kg0℃的水的内能比1kg0℃的冰的内能大C.静止的物体的分子平均动能为零D.物体被举得越高,其分子势能越大答案 B解析物体的内能与其宏观运动状态无关,A错误;1k g0℃的水变成1kg0℃的冰要放出热量,故1kg0℃的水的内能大,B对;静止的物体的动能为零,但分子在永不停息地运动,其分子平均动能不为零,同理被举高的物体,势能增加,但其体积不变,分子势能不变,故C、D 错.(时间:60分钟)题组一 分子动能与温度1.以下关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的选项是( )A.物体的温度越高,所含热量越多B.物体的内能越大,所含热量越多C.物体的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变,其内能就不变答案 C解析 分子热运动的平均动能与温度有关,温度越高,分子热运动的平均动能越大,内能由物体的质量、温度和体积共同决定,并且内能是状态量,而热量是过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量.2.假设一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变体积增大,那么在此过程中关于气泡中的气体,以下说法中正确的选项是( )A.气体分子间的作用力增大B.气体分子的平均速率增大C.气体分子的平均动能减小D.气体分子的平均动能不变答案 D解析 气体在上升的过程中,温度不变,分子的平均动能不变,平均速率不变,体积增大,分子间的作用力减小,气体的分子势能增大.3.以下关于分子动能的说法,正确的选项是( )A.物体的温度升高,每个分子的动能都增加B.物体的温度升高,分子的总动能增加C.如果分子的质量为m ,平均速率为v ,那么平均动能为12mv 2 D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比答案 BD解析 温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加,但是其中个别分子的动能却有可能减小,A 错、B 对;分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值,所以C 错、D 对.题组二 分子势能与分子力的功4.分子间距增大时,分子势能将( )A.增大B.减小C.不变D.不能确定答案 D解析分子势能的变化与分子力做功紧密联系.当分子力做正功时,分子势能减小;当分子力做负功时,分子势能增加.(1)当r>r0时,分子间的作用力为引力,将分子间距离增大时,分子力做负功,分子势能增大.(2)当r<r0时,分子间的作用力为斥力,将分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小.经以上分析可知此题D选项正确.5.在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中,关于分子间的作用力F和分子间的势能E p的说法中,正确的选项是( )A.F不断减小,E p不断减小B.F先增大后减小,E p不断增大C.F不断增大,E p先减小后增大D.F、E p都是先减小后增大答案 B解析分子间距r=r0时,分子力F=0;随r的增大,分子力表现为引力,F≠0;当r=10r0时,F=0,所以F先增大后减小.在分子间距由r0至10r0的过程中,始终克服分子引力做功,所以分子势能一直增大,所以选项B正确.6.如图1所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能E p与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示.图中分子势能的最小值为-E0.假设两分子所具有的总能量为0,那么以下说法中正确的选项是( )图1A.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态D.乙分子的运动范围为x≥x1答案BD解析分子势能最小时,分子处于平衡位置,所以P点是分子的平衡位置.乙分子在P点的加速度为零,应选项A、C错误,选项B正确;由于两分子所具有的总能量为零,而Q点的分子势能为零,应选项D正确.7.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,以下说法正确的选项是.(填正确答案标号)A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做负功,后做正功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变答案CE8.以下四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是.(填选图下方的字母)答案 B解析当r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距离r增大,分子势能E p减小;当r>r0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能E p增大;当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小.应选项B正确.题组三物体的内能与机械能9.关于内能和机械能,以下说法正确的选项是( )A.物体的机械能损失时,内能却可能增加B.物体的内能损失时,机械能必然会减小C.物体内能为零时,机械能可以不为零D.物体的机械能为零时,内能可以不为零答案AD解析在空中下降的物体由于克服空气阻力做功,机械能损失,因摩擦物体的温度升高,内能增加,A正确;物体静止时,温度降低,内能减少,而机械能可能不变,B错;分子运动永不停息而且分子间有相互作用,内能不可能为零,但机械能可以为零,C错、D正确.10.关于物体的内能,以下表达中正确的选项是( )A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的体积增大时,内能也增大C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同答案 D解析温度高的物体与温度低的物体相比较,温度低的物体的分子平均动能小,但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小,即物体的内能不一定小,A错;物体的体积增大时,分子间的距离增大,分子势能发生变化,但不能确定分子势能是增大还是减小.即使分子势能增大,而分子的平均动能不能确定是否变化,也不能说明内能增大,B错;内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同,而它们的分子平均动能却不一定相同,C错;内能不同的物体,它们的温度却可能相同,即它们的分子平均动能可能相同,D正确.11.关于物体的内能,以下说法中正确的选项是( )A.水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大C.一定质量的0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能答案 C解析因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,说单个分子的内能没有意义,应选项A错误;内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直接联系,内能与“位置〞高低、“运动〞还是“静止〞没有关系,应选项B、D错误;一定质量的0℃的水结成0℃的冰,放出热量,使得内能减小,应选项C正确.。