高中物理第七章分子动理论第5节内能课件新人教版选修3-.ppt

第七章分子动理论分子动理论第五节内能第五节内能【素养目标定位素养目标定位】知道分子平均知道分子平均动动能和温度的含能和温度的含义义知道分子知道分子势势能与分子能与分子间间作用力的关系，知道分子作用力的关系，知道分子势势能的决定因素能的决定因素 理解物体内能的含理解物体内能的含义义【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈知识点知识点 1分子动能和分子势能分子动能和分子势能无规则运动无规则运动 相对位置相对位置 温度温度 体积体积 分子间距离分子间距离 知识点知识点 21定义定义物体中物体中_的热运动动能与的热运动动能与_的总和。的总和。2决定因素决定因素(1)分子总个数由物体分子总个数由物体_决定。决定。(2)分子热运动的平均动能由分子热运动的平均动能由_决定。决定。(3)分子势能宏观上与物体的分子势能宏观上与物体的_有关。有关。(4)物体的内能由物体的内能由_、_、_共同决定。共同决定。3内能的普遍性：内能的普遍性：因为一切物体都是由不停地做无规则因为一切物体都是由不停地做无规则_且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能。且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能。物体的内能物体的内能所有分子所有分子 分子势能分子势能 物质的量物质的量 温度温度 体积体积 物质的量物质的量 温度温度 体积体积 热运动热运动 判一判判一判(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。温度高的物体，分子的平均动能一定大。()(2)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大。温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大。()(3)分子势能可以为正值、负值、零值。分子势能可以为正值、负值、零值。()(4)一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能。一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能。()(5)当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化。当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化。()(6)温度高的物体一定比温度低的物体内能大。温度高的物体一定比温度低的物体内能大。()辨析思考辨析思考选一选选一选下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是()A温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高B分子的势能跟物体的体积有关分子的势能跟物体的体积有关C温度高的物体比温度低的物体含有的热量多温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D静止的物体没有内能静止的物体没有内能B 解解析析：温温度度是是分分子子平平均均动动能能的的标标志志，是是大大量量的的分分子子运运动动的的统统计计规规律律，对对单单个个的的分分子子没没有有意意义义，故故A错错误误；分分子子的的势势能能跟跟物物体体的的体体积积有有关关，故故B正正确确；物物体体的的内内能能与与物物体体的的物物质质的的量量、温温度度、体体积积以以及及物物态态有有关关，温温度度高高的的物物体体不不一一定定比比温温度度低低的的物物体体含含有有的的内内能能多多，更更不不能能说说是是热热量量多多，故故C错错误误；物物体体的的内内能能与与物物体体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，故是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，故D错误。错误。想一想想一想杀杀虫虫药药剂剂从从喷喷雾雾器器中中射射出出时时变变成成雾雾状状液液沫沫，设设其其温温度度不不变变，药药液液的的内内能能是是否变化？否变化？答案：答案：内能增大内能增大解解析析：解解法法一一原原因因是是：液液体体变变成成雾雾状状液液沫沫后后，分分子子之之间间的的距距离离在在r0的的基基础础上变大了，分子势能的总和变大，所以内能增大。上变大了，分子势能的总和变大，所以内能增大。解解法法二二原原因因是是：要要使使液液体体变变成成雾雾状状液液沫沫，必必须须克克服服分分子子力力做做功功，外外界界对对液体做功，液体的内能就增加了。液体做功，液体的内能就增加了。在在物物体体分分子子平平均均动动能能不不变变的的情情况况下下，判判断断物物体体内内能能变变化化时时，只只考考虑虑分分子子势势能的变化即可。能的变化即可。课内互动探究课内互动探究分子动能分子动能探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1如图，分别向如图，分别向10 和和50 的水中滴入一滴红墨水，问：的水中滴入一滴红墨水，问：(1)哪杯水中红墨水扩散得快？哪杯水中红墨水扩散得快？(2)哪杯水中分子的平均动能大？哪杯水中分子的平均动能大？(3)影响分子平均动能的因素是什么？影响分子平均动能的因素是什么？提示：提示：(1)50 的水；的水；(2)50 的水；的水；(3)温度是分子热运动平均动能的标志。温度是分子热运动平均动能的标志。归纳总结归纳总结1单个分子的动能单个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能。物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能。(2)分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化。分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化。(3)热现象是大量分子无规则运动的结果，个别分子动能没有意义。热现象是大量分子无规则运动的结果，个别分子动能没有意义。2分子的平均动能分子的平均动能(1)温温度度是是大大量量分分子子无无规规则则热热运运动动的的宏宏观观表表现现，具具有有统统计计规规律律。温温度度升升高高，分分子子平平均均动动能能增增大大，但但不不是是每每一一个个分分子子的的动动能能都都增增大大。存存在在个个别别分分子子动动能能反反而而减减小小的的可可能能，个个别别分分子子或或几几十十个个，几几百百个个分分子子热热运运动动的的动动能能大大小小与与温温度度是是没没有有关系的。关系的。(2)理理想想气气体体的的分分子子平平均均动动能能大大小小只只由由温温度度决决定定，与与物物质质种种类类、质质量量、压压强强、体体积积无无关关，也也就就是是说说只只要要是是同同一一温温度度下下，任任何何分分子子的的平平均均动动能能都都相相同同。由由于于不不同同物物质质分分子子的的质质量量不不尽尽相相同同，所所以以同同一一温温度度下下，不不同同物物质质分分子子运运动动的的平平均均速速率率大小一般不相同。大小一般不相同。特别提醒特别提醒温温度度是是分分子子平平均均动动能能的的“标标志志”或或者者说说“量量度度”，温温度度只只与与物物体体内内大大量量分分子热运动的统计意义上的平均动能相对应。子热运动的统计意义上的平均动能相对应。典例典例 1典例剖析典例剖析关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是()A某种物体的温度是某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零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，则物体的温度越高物体的运动速度越大，则物体的温度越高解解题题指指导导：由由于于分分子子处处在在永永不不停停息息的的无无规规则则运运动动中中，分分子子的的平平均均动动能能永永远远不不会会为为零零，温温度度取取决决于于分分子子热热运运动动的的剧剧烈烈程程度度，与与物物体体宏宏观观有有序序的的运运动动速速度度大大小无关。小无关。C 解解析析：温温度度是是分分子子平平均均动动能能的的标标志志。温温度度是是0，物物体体中中分分子子的的平平均均动动能能并并非非为为零零，因因为为分分子子无无规规则则运运动动不不会会停停止止，A错错；温温度度降降低低时时分分子子的的平平均均动动能能减减小小，并并非非每每个个分分子子动动能能都都减减小小，B错错；物物体体温温度度升升高高时时，分分子子的的平平均均动动能能增增大大，分分子子的的平平均均速速率率增增大大，速速率率小小的的分分子子数数目目减减少少，速速率率大大的的分分子子数数目目增增多多，C项项正正确确；物物体体的的运运动动速速度度增增大大，宏宏观观机机械械能能(动动能能)增增大大，但但物物体体内内分分子子的的热热运运动动不不一一定定加加剧，温度不一定升高，剧，温度不一定升高，D错。错。对点训练对点训练1一块一块10 的铁与一块的铁与一块10 的铝相比，以下说法中正确的是的铝相比，以下说法中正确的是()A铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等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的动能相等铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等C铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等D以上说法均不正确以上说法均不正确D 解解析析：两两物物体体温温度度相相等等，说说明明它它们们的的分分子子平平均均动动能能相相等等，因因为为温温度度是是分分子子运运动动平平均均动动能能的的标标志志；由由于于没没有有说说明明铁铁与与铝铝的的质质量量，只只有有当当它它们们所所含含分分子子数数目目一一样样，分分子子总总动动能能才才相相等等，故故A错错；分分子子平平均均动动能能相相等等，但但对对每每个个分分子子而而言言，它它运运动动的的速速率率是是变变化化的的，且且每每个个分分子子的的速速率率都都是是不不同同的的，有有快快的的也也有有慢慢的的，所所以以每每个个分分子子的的动动能能相相等等的的说说法法不不正正确确，故故B错错；虽虽然然分分子子的的平平均均动动能能相相等等，但但铁铁分分子子，铝铝分分子子质质量量不不等等，因因此此分分子子平平均均速速率率不不等等，m铝铝铁铁，所所以以C错错；故故只只有有D正确。正确。分子势能分子势能探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2分分子子力力F、分分子子势势能能Ep与与分分子子间间距距离离r的的关关系系图图线线如如图图所所示示(取取无无穷穷远远处处分分子子势能势能Ep0)。(1)当当rr0时时，分分子子间间表表现现为为什什么么力力？若若r增增大大，分分子子力力做做什什么么功功？分分子子势势能能怎么变化？怎么变化？(2)当当rr0时时，分分子子间间表表现现为为什什么么力力？若若r减减小小，分分子子力力做做什什么么功功？分分子子势势能能怎么变化？怎么变化？(3)当当rr0时，分子势能有什么特点？时，分子势能有什么特点？提示：提示：(1)分子力为引力，若分子力为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加；增大，分子力做负功，分子势能增加；(2)分子力为斥力，若分子力为斥力，若r减小，分子力做负功，分子势能增加；减小，分子力做负功，分子势能增加；(3)分子势能最小。分子势能最小。归纳总结归纳总结1分子势能分子势能由由于于分分子子间间存存在在着着相相互互作作用用力力，所所以以分分子子间间也也有有相相互互作作用用的的势势能能，这这就就是是分分子子势势能能。其其大大小小由由分分子子间间的的相相对对位位置决定。置决定。2分子势能与分子间距离的关系分子势能与分子间距离的关系分分子子势势能能的的大大小小与与分分子子间间的的距距离离有有关关，距距离离发发生生变变化化时时，分分子子力力要要做做功功，分分子子势势能能发发生生变变化化。分分子子势势能能随随分分子子间距离的变化情况如图所示间距离的变化情况如图所示(取无穷远处取无穷远处Ep为为0)。(1)当分子间的距离当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的增大而增大。时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(2)当分子间的距离当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的减小而增大。时，分子势能随分子间距离的减小而增大。(3)当当rr0时，分子势能最小，但不为零。时，分子势能最小，但不为零。特别提醒特别提醒分分子子势势能能同同重重力力势势能能、弹弹性性势势能能、电电势势能能一一样样，都都是是与与某某种种力力对对应应又又由由相相对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化。对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化。典例剖析典例剖析(多多选选)用用r表表示示两两个个分分子子间间的的距距离离，EP表表示示两两个个分分子子间间相相互互作作用用的的势势能能，当当rr0时时，两两个个分分子子间间引引力力等等于于斥斥力力，设设两两分分子子间间距距离离很很远远时时，EP0，则则()A当当r0r10r0时，时，EP随随r的增大而增大的增大而增大B当当rr0时时，分分子子力力的的合合力力为为引引力力，距距离离增增大大时时，需需要要克克服服分分子子引引力力做做功功，所所以以分分子子势势能能EP增增大大；当当rr0时时，分分子子力力的的合合力力为为斥斥力力，距距离离r减减小小时时，需需要要克克服服分分子子斥斥力力做做功功，分分子子势势能能也也要要增增大大。由由上上述述分分析析可可知知，从从rr0出出发发，无无论论增增大大距距离离r还还是是减减小小距距离离r，分分子子势势能能均均增增大大，所所以以在在rr0处处，分分子子势势能能最最小小。由由于题中已规定两分子距离很远时，于题中已规定两分子距离很远时，EP0，所以，所以rr0处一定是处一定是EP0。对点训练对点训练2(2020湖湖北北省省宜宜昌昌市市葛葛洲洲坝坝中中学学高高二二下下学学期期期期中中)分分子子力力F、分分子子势势能能EP与与分分子子间间距距离离r的的关关系系图图线线如如甲甲乙乙两两条条曲曲线线所所示示(取取无无穷穷远远处处分分子子势势能能EP0)。下下列列说法正确的是说法正确的是()A甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线B当当rr0时，分子势能为零时，分子势能为零C随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大D在在rr0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小D 解解析析：当当rr0时时，分分子子力力等等于于零零，分分子子势势能能为为负负值值最最小小，综综合合图图象象可可知知乙乙图图线线为为分分子子势势能能与与分分子子间间距距离离的的关关系系图图线线。故故AB错错误误；分分子子间间的的作作用用力力随随着着分分子子间间距距离离的的增增大大先先减减小小，然然后后反反向向增增大大，最最后后又又一一直直减减小小，故故C错错误误；当当rr0时时，分分子子力力表表现现为为斥斥力力，当当分分子子力力减减小小时时，分分子子间间距距增增大大，分分子子力力做做正正功功，分分子子势势能减小。故能减小。故D正确。正确。物体的内能物体的内能探究探究 三三 思考讨论思考讨论 3物物体体中中所所有有分分子子的的热热运运动动的的动动能能和和分分子子势势能能的的总总和和叫叫作作物物体体的的内内能能。你你知知道道物物体体的的内内能能与与哪哪些些因因素素有有关吗？关吗？提提示示：物物体体的的内内能能与与温温度度、体体积积、物物质质的的量量三三方方面有关。面有关。归纳总结归纳总结1内能的决定因素内能的决定因素物物体体的的内内能能跟跟物物体体的的温温度度和和体体积积有有关关。温温度度发发生生变变化化，分分子子的的平平均均动动能能发发生生变变化化；物物体体的的体体积积发发生生变变化化，分分子子势势能能发发生生变变化化。还还要要注注意意，物物体体的的内内能能还还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和。与物体所含的分子数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和。2内能与机械能的区别和联系内能与机械能的区别和联系项项目目内能内能机械能机械能对应对应的运的运动动形式形式微微观观分子分子热热运运动动宏宏观观物体机械运物体机械运动动能量常能量常见见形式形式分子分子动动能、分子能、分子势势能能物体物体动动能、重力能、重力势势能或能或弹弹性性势势能能能量存在原因能量存在原因由物体内大量分子的由物体内大量分子的热热运运动动和分子和分子间间相相对对位置决定位置决定由物体做机械运由物体做机械运动动和物体形和物体形变变或被或被举举高高影响因素影响因素物物质质的量、物体的温度和的量、物体的温度和体体积积及物及物态态物体的机械运物体的机械运动动的速度、离地高度的速度、离地高度(或相或相对对于零于零势势能面的高度或能面的高度或弹弹性性形形变变)是否是否为为零零永永远远不能等于零不能等于零一定条件下可以等于零一定条件下可以等于零联联系系在一定条件下可以相互在一定条件下可以相互转转化化特别提醒特别提醒(1)热热能能是是内内能能通通俗俗而而不不确确切切的的说说法法，热热量量是是物物体体在在热热传传递递过过程程中中内内能能转转移移的多少。的多少。(2)物物体体温温度度升升高高，内内能能不不一一定定增增加加；温温度度不不变变，内内能能可可能能改改变变；温温度度降降低低，内能可能增加。内能可能增加。典例剖析典例剖析下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A分子的动能与分子的势能之和，叫作这个分子的内能分子的动能与分子的势能之和，叫作这个分子的内能B物体的内能由物体的动能和势能决定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，其内能也一定增大物体做加速运动时，其内能也一定增大D物体的动能减小时，其温度可能升高物体的动能减小时，其温度可能升高典例典例 3D 解题指导：解题指导：解有关解有关“内能内能”的题目时，应把握以下几点：的题目时，应把握以下几点：内内能能是是一一种种与与分分子子热热运运动动及及分分子子间间相相互互作作用用相相关关的的能能量量形形式式，与与物物体体宏宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态；观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态；温温度度是是分分子子平平均均动动能能的的标标志志，与与单单个个分分子子的的动动能能，以以及及物物体体的的动动能能无无任任何关系。何关系。解解析析：内内能能是是大大量量分分子子组组成成的的物物体体具具有有的的，单单个个分分子子无无内内能能可可言言，A项项错错，物物体体的的内内能能是是物物体体内内所所有有分分子子热热运运动动动动能能和和分分子子势势能能的的总总和和，由由物物体体的的温温度度、体体积积决决定定，与与整整个个物物体体宏宏观观机机械械运运动动的的动动能能和和势势能能无无关关，物物体体做做加加速速运运动动时时，其其动动能能增增大大，但但内内能能不不一一定定增增大大，故故B、C错错；当当物物体体运运动动的的动动能能减减少少时时，其其温温度度可可能能升升高高，如如物物体体在在粗粗糙糙的的水水平平面面上上滑滑行行，因因摩摩擦擦生生热热，动动能能减减少少温温度度升升高高，故故D项正确。项正确。对点训练对点训练3(2020四四川川省省攀攀枝枝花花市市第第十十五五中中高高二二下下学学期期期期中中)关关于于物物体体的的内内能能，正正确确的说法是的说法是()A物体的内能与物体的体积有关物体的内能与物体的体积有关B温度相同的物体具有相同的内能温度相同的物体具有相同的内能C机械能越大的物体，内能也一定越大机械能越大的物体，内能也一定越大D温度、质量相同的物体具有相等的内能温度、质量相同的物体具有相等的内能A 解解析析：物物体体的的内内能能与与物物质质的的量量、温温度度、体体积积等等因因素素有有关关。温温度度相相同同的的物物体体内内能能不不一一定定相相等等，还还与与分分子子数数即即质质量量有有关关，以以及及体体积积有有关关。故故A正正确确，B错错误误；物物体体的的内内能能与与物物体体的的机机械械能能是是两两个个不不同同的的概概念念，二二者者没没有有关关系系，故故C错错误误；温温度度、质量相同的物体内能不一定相等，还与体积有关，故质量相同的物体内能不一定相等，还与体积有关，故D错误。错误。核心素养提升核心素养提升具具体体比比较较和和判判断断时时，必必须须抓抓住住物物体体内内能能的的大大小小与与分分子子数数目目有有关关、与与温温度度有有关关、与与物物体体的的体体积积及及物物态态等等因因素素有有关关，结结合合能能量量转转化化和和守守恒恒定定律律，综综合合进进行行分分析。析。(1)当当物物体体质质量量m一一定定时时(相相同同物物质质的的摩摩尔尔质质量量M相相等等)，物物体体所所含含分分子子数数n就就一定。一定。(2)当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定。当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定。(3)当当物物体体的的体体积积不不变变时时，物物体体内内部部分分子子间间的的相相对对位位置置就就不不变变，分分子子势势能能也也不变。不变。(4)当当物物体体发发生生物物态态变变化化时时，要要吸吸收收或或放放出出热热量量，使使物物体体的的温温度度或或体体积积发发生生改变，物体的内能也随之变化。改变，物体的内能也随之变化。比较物体内能的大小和判断物体内能改变的方法比较物体内能的大小和判断物体内能改变的方法甲、乙两名同学对甲、乙两名同学对0 的水和的水和0 的冰进行了如下争论：的冰进行了如下争论：甲甲说说：“冰冰和和水水的的温温度度相相同同，所所以以分分子子平平均均动动能能相相等等。质质量量相相同同时时，冰冰的的体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。”乙乙说说：“0 的的水水变变成成0 的的冰冰需需要要向向外外界界放放出出热热量量，在在质质量量相相同同的的情情况况下下，水的内能大于冰的内能。水的内能大于冰的内能。”请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？案案 例例解解析析：乙乙同同学学的的说说法法成成立立。甲甲同同学学认认为为冰冰的的体体积积大大，分分子子势势能能大大，这这是是错错误误的的说说法法(冰冰的的体体积积大大的的主主要要原原因因在在于于宏宏观观的的冰冰晶晶粒粒间间空空隙隙大大)。分分子子势势能能大大小小与与体体积积有有关关，但但二二者者并并不不一一定定成成正正比比。0 的的冰冰变变为为0 的的水水需需吸吸热热，故故水水的的内内能能大大，它它们们相相同同的的物物理理量量是是分分子子动动能能，不不同同的的物物理理量量是是分分子子势势能能，显显然然水水的的分分子子势能大。势能大。谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/19 周五42