高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能学案(含解析)新人教版选修3-3
2019高中物理 第七章 分子动理论 课时5 内能学案 新人教版选修3-3
学案5 内能[目标定位] 1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.一、分子动能[问题设计]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，对于个别分子，温度是没有意义的.所以物体温度升高时，个别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.[要点提炼]1.温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志.(2)在微观上：温度是物体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，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即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，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能取决于物体的温度.(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[问题设计]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.[要点提炼]分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0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穷远时(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[问题设计]物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零.[要点提炼]1.内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.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.4.内能与机械能的区别和联系区别：(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)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动动能和分子势能的总和.而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.一、分子动能例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.答案CD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.答案 D针对训练如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是( )图2A.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E p最小D.当r→∞时，分子势能E p最小解析当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r>r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A、C.答案AC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，内能是所有分子热运动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 v2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.答案 D1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是( )A.某物体的温度为0℃，说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高答案 B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；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由E k＝12mv2.知分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D 错误.2.(分子势能)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，分子势能增大.(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.3.(内能)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 ＞r 0时，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小B.r ＝r 0时，分子动能最大，分子势能最小C.r ＜r 0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大D.以上均不对 答案 ABC解析 一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用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 ＝r 0时，势能最小，动能最大.4.(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.内能⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 分子动能⎩⎪⎨⎪⎧温度是物体分子平均动能的标志定义：分子永不停息地做无规则运动而 具有的动能宏观上由温度决定分子势能⎩⎪⎨⎪⎧r 决定分子力的性质⎩⎪⎨⎪⎧r >r 0表现为引力r <r 0表现为斥力r ＝r 0分子力为0r 变化→分子力做功→分子势能发生变化宏观上由体积决定题组一 分子动能1.关于温度，下列说法正确的是( ) A.温度升高，每个分子的动能都增大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都相同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.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，分子势能相同，体积不一定相同，而体积不变，分子势能一定不变.4.下列分子势能一定减小的情况是( )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，分子间的作用力可能做正功，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.6.两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( )A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和分子动能之和不变答案BCE解析两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离r>r0时，随着距离r的减小，分子力先增大后减小，分子间距离r<r0时，分子力一直增大至最大，故选项A错；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B、C正确，选项D错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和分子动能之和不变，选项E正确.题组三内能7.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.8.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解析温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A 错，B对；影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C、D错.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 v2O＝12m N v2N＝12m H v2H，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.10.飞机从地面由静止起飞，随后在高空做高速航行.有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他的所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能增大了.”这种说法对吗？为什么？答案见解析解析这种说法不对.因为机械能与内能是两个不同的概念，与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素由物体的质量、速度及相对高度决定，题中乘客的机械能增加了，但是物体的内能是由它的物质的量、温度、体积决定，乘客的体积、物质的量不变，也没有明确温度怎么变化，所以无法判断乘客内能的变化.11.(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？答案(1)1 kg的80 ℃的水(2)2 kg的40 ℃的水(3)一池塘常温下的水(4)1 kg的100 ℃的水蒸气解析(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多.(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多.(3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多.(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多.。
高中物理 第七章 分子动理论教案 新人教版选修3-3
第七章分子动理论目录物体是由大量分子组成的------------------------------------------------------------------------ 1 考点一：用油膜法估测分子的大小--------------------------------------------------------------- 1 考点二：分子的大小--------------------------------------------------------------------------- 4 考点三：阿伏加德罗常数----------------------------------------------------------------------- 5 分子热运动------------------------------------------------------------------------------------ 9 考点一、扩散现象----------------------------------------------------------------------------- 9 考点二、布朗运动---------------------------------------------------------------------------- 11 考点三、热运动------------------------------------------------------------------------------ 14 分子间的作用力------------------------------------------------------------------------------- 16 考点一、分子间的作用力---------------------------------------------------------------------- 17 考点二、分子动理论-------------------------------------------------------------------------- 22 温度和温标----------------------------------------------------------------------------------- 25 考点一、状态参量与平衡态-------------------------------------------------------------------- 25 考点二、热平衡与温度------------------------------------------------------------------------ 26 考点三、温度计与温标------------------------------------------------------------------------ 28 内能----------------------------------------------------------------------------------------- 33 考点一、分子动能---------------------------------------------------------------------------- 33 考点二、分子势能---------------------------------------------------------------------------- 36 考点三、内能-------------------------------------------------------------------------------- 39 专题提升------------------------------------------------------------------------------------- 42第七章分子动理论物体是由大量分子组成的[目标定位] 1.知道物体是由大量分子组成的及分子的大小.2.能够用单分子油膜法估算出油酸分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数，会用这个常数进行相关的计算或估算．考点一：用油膜法估测分子的大小1．理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的． 2．模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径． 3．需要解决的两个问题：一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积． 4．油膜法测分子的大小 (1)实验原理把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子层，且把分子看成球形．油膜的厚度就是油酸分子的直径d ，测出油膜面积S ，则分子直径d ＝VS. 油膜法估测分子直径分三个过程：获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积V .用数格子法不足半个的舍去，多于半个的算一个，即“四舍五入”法求出油膜面积S .由公式d ＝V S计算结果.其中V 和S 的单位均采用国际单位制中的单位，即体积V 的单位是m 3，面积S 的单位是m 2.例1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm ，则：图2(1)油膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 答案 (1)2.32×10－2m 2(2)1.2×10－11m 3(3)5.2×10－10m解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约58个，则油膜的面积S ＝58×(20×10－3)2m 2＝2.32×10－2m 2. (2)每滴溶液中含纯油酸的体积V ＝150×6104 mL＝1.2×10－5mL ＝1.2×10－11m 3(3)油酸分子的直径d ＝V S ＝1.2×10－112.32×10－2m≈5.2×10－10m.题组一 用油膜法估测分子的大小1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，以下给出的是可能的操作步骤，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________，并请补充实验步骤D 的计算式．A ．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1 cm 的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数n .B ．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定．C ．用浅盘装入约2 cm 深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上．D ．用测量的物理量估算出油酸分子的直径d ＝______.E ．用滴管将事先配好的体积浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下滴入的溶液体积V 0与滴数N .F ．将玻璃板放在浅盘上，用笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上． 答案 ECBFAD5V 0Nn解析 根据实验步骤可知合理的顺序为ECBFAD. 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V 0N×0.05%，S ＝n ×10－4 m 2所以分子的直径d ＝V 0NS×0.05%＝5V 0Nn2.(多选)某同学在用油膜法估测分子的大小的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( ) A ．油酸未完全散开 B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D ．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴 答案 AC解析 油酸分子直径d ＝V S.计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S 变小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 不正确． 3.某种油剂的密度为8×102kg/m 3，取这种油剂0.8 g 滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为( ) A ．10－10m 2 B ．104 m2C ．1010 cm 2D ．104 cm 2答案 B解析 由d ＝V S ，得S ＝V d ＝m ρd ＝8×10－48×102×10－10 m 2＝104 m 2.4.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283 kg·mol －1，密度ρ＝0.895×103kg·m －3.若100滴油酸的体积为 1 mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是________m 2.(取N A ＝6.02×1023 mol －1，球的体积V 与直径D 的关系为V ＝16πD 3，结果保留两位有效数字)答案 10解析 一个油酸分子的体积V ＝M ρN A ，又V ＝16πD 3，得分子直径D ＝ 36MπρN A最大面积S ＝V D D，解得S ＝10 m 2. 考点二：分子的大小1．分子的简化模型：为了研究问题方便，把具有复杂内部结构的分子看做球体或立方体． (1)球体模型对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球． 设分子的体积为V ，由V ＝43π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 23，可得分子直径d ＝36V π. (2)立方体模型图3由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，认为分子处于立方体的中心(如图3所示)，从而计算出气体分子间的平均距离为a ＝3V .2．分子的大小：用不同方法测量时结果有差异，但数量级是一致的．大多数分子大小的数量级是10－10_m.3．观察方法：用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到，可以用扫描隧道显微镜观察到．例2 下列说法中正确的是( ) A ．物体是由大量分子组成的B ．无论是无机物质的分子，还是有机物质的大分子，其分子大小的数量级都是10－10mC ．本节中所说的“分子”，只包含化学中的分子，不包括原子和离子D ．分子的质量是很小的，其数量级为10－10kg答案 A解析 物体是由大量分子组成的，故A 正确．一些有机物质的大分子大小的数量级超过10－10m ，故B 错误．本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分子，故C 错误．分子质量的数量级一般为10－26kg ，故D 错误．题组二 分子大小的估算1.(多选)关于分子，下列说法中正确的是( )A ．把分子看做球形是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是球形B ．所有分子的直径都相同C ．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D ．测定分子大小的方法有很多种，油膜法只是其中一种方法 答案 ACD解析 把分子看做球形是将实际问题的理想化，A 正确；不同分子直径大小不同，但数量级除有机物的大分子外，一般都是10－10m ，B 错误，C 正确；油膜法只是常见的测量分子大小的一种方法，选项D 正确．2.纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景．边长为1 nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10m)的个数最接近于( )A ．102个 B ．103个 C ．106个 D ．109个 答案 B解析 1 nm ＝10－9m ，则边长为1 nm 的立方体的体积V ＝(10－9)3m 3＝10－27m 3.将液态氢分子看做边长为10－10m 的小立方体，则每个氢分子的体积V 0＝(10－10)3m 3＝10－30m 3，所以可容纳的液态氢分子的个数N ＝VV 0＝103(个)．3.已知在标准状况下，1 mol 氢气的体积为22.4 L ，氢气分子间距约为( ) A ．10－9m B ．10－10m C ．10－11m D ．10－8m答案 A解析 在标准状况下，1 mol 氢气的体积为22.4 L ，则每个氢气分子占据的体积V 0＝V N A ＝22.4×10－36.02×1023m 3≈3.72×10－26m 3.按立方体估算，占据体积的边长：L ＝3V 0＝33.72×10－26 m ≈3.3×10－9m ．故选A.考点三：阿伏加德罗常数1．定义：1 mol 的任何物质所含有的粒子数．2．大小：在通常情况下取N A ＝6.02×1023mol －1，在粗略计算中可以取N A ＝6.0×1023mol －1. 3．应用(1)N A 的桥梁和纽带作用阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界之间的一座桥梁．它把摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、物体的体积V 、物体的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m 0、单个分子的体积V 0等微观量联系起来，如图4所示．图4其中密度ρ＝m V ＝M mol V mol ，但要切记对单个分子ρ＝m 0V 0是没有物理意义的． (2)常用的重要关系式 ①分子的质量：m 0＝M molN A. ②分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M mol ρN A (适用于固体和液体)．注意：对于气体分子V molN A只表示每个分子所占据的空间． ③质量为m 的物体中所含有的分子数：n ＝mN AM mol.④体积为V 的物体中所含有的分子数：n ＝VN AV mol. 深度思考V mol ＝N A V 0(V 0为一个分子的体积，V mol 为摩尔体积)，对于任何物质都成立吗？答案 V mol ＝N A V 0仅适用于固体和液体，不适用于气体．(1)对于固体和液体，可认为分子紧密排列，分子间没有空隙，则V mol ＝N A V 0.(2)对于气体来说，分子间的距离远大于分子的直径．V 0应为每个气体分子占有的空间体积而不是每个气体分子的实际体积．对于涉及微观量和宏观量的计算时，一定注意用阿伏加德罗常数这个桥梁联系起来，即N A ＝V V 0＝Mm 0，V 、M 分别为摩尔体积和摩尔质量，V 0、m 0分别为单个分子的体积分子平均占有空间和质量.例3 阿伏加德罗常数是N A mol －1，铜的摩尔质量是μ kg/mol ，铜的密度是ρ kg/m 3，则下列说法不正确的是( ) A ．1 m 3铜中所含的原子数为ρN A μ B ．一个铜原子的质量是μN AC ．一个铜原子所占的体积是μρN AD ．1 kg 铜所含有的原子数目是ρN A 答案 D解析 1 m 3铜所含有的原子数为n ＝m μ·N A ＝ρ·V ′μ·N A ＝ρN A μ，A 正确．一个铜原子的质量为m 0＝μN A，B 正确．一个铜原子所占的体积为V 0＝V mol N A ＝μρN A ，C 正确.1 kg 铜所含原子数目为n ＝1μ·N A ＝N Aμ，D 错误． 例4 已知氧气分子的质量m ＝5.3×10－26kg ，标准状况下氧气的密度ρ＝1.43 kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，求： (1)氧气的摩尔质量；(2)标准状况下氧气分子间的平均距离；(3)标准状况下1 cm 3的氧气中含有的氧分子数．(保留两位有效数字) 答案 (1)3.2×10－2kg/mol (2)3.3×10－9m (3)2.7×1019个解析 (1)氧气的摩尔质量为M ＝N A m ＝6.02×1023×5.3×10－26kg/mol ≈3.2×10－2kg/mol.(2)标准状况下氧气的摩尔体积V ＝M ρ，所以每个氧气分子所占空间V 0＝V N A ＝MρN A.而每个氧气分子占有的体积可以看成是棱长为a 的立方体，即V 0＝a 3，则a 3＝M ρN A ，a ＝ 3M ρN A ＝ 3 3.2×10－21.43×6.02×1023 m ≈3.3×10－9m.(3)1 cm 3氧气的质量为m ′＝ρV ′＝1.43×1×10－6 kg ＝1.43×10－6 kg则1 cm 3氧气中含有的氧分子个数N ＝m ′m ＝1.43×10－65.3×10－26个≈2.7×1019个.题组三阿伏加德罗常数的应用1.．从下列数据组可以算出阿伏加德罗常数的是( ) A．水的密度和水的摩尔质量B．水的摩尔质量和水分子的体积C．水分子的体积和水分子的质量D．水分子的质量和水的摩尔质量答案 D解析阿伏加德罗常数是指1 mol任何物质所含的粒子数，对固体和液体，阿伏加德罗常数N A＝摩尔质量M分子质量m0，或N A＝摩尔体积V分子体积V0.因此，正确的选项是D.2．N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B．2 g氢气所含原子数目为N AC．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N AD．17 g氨气所含电子数目为10N A答案 D解析由于构成单质分子的原子数目不同，所以同温同压下，同体积单质气体所含原子数目不一定相同，A错；2 g 氢气所含原子数目为2N A，B错；只有在标准状况下，11.2 L氮气所含的原子数目才为N A，而常温常压下，原子数目不能确定，C错；17 g氨气即1 mol氨气，其所含电子数目为(7＋3)N A，即10N A，D正确．3．2008年北京奥运会上，美丽的“水立方”游泳馆简直成了破世界纪录的摇篮，但“水立方”同时也是公认的耗水大户，因此，“水立方”专门设计了雨水回收系统，平均每年可以回收雨水10 500 m3，相当于100户居民一年的用水量，请你根据上述数据估算一户居民一天的平均用水量与下面哪个水分子数目最接近(设水分子的摩尔质量M ＝1.8×10－2 kg/mol)( )A．3×1031个B．3×1028个C．9×1027个D．9×1030个答案 C解析每户居民一天所用水的体积V＝10 500100×365m3≈0.29 m3，该体积所包含的水分子数目n＝ρVMN A≈9.7×1027个，最接近C选项．4．某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用N A表示阿伏加德罗常数，则：(1)每个分子的质量是________ kg；(2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是________；(3)1 mol的这种物质的体积是________ m3；(4)平均每个物质分子所占有的空间是________ m3.答案(1)MN A (2)ρN AM(3)Mρ(4)MρN A解析(1)每个物质分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即m0＝MN A .(2)1 m 3的物质中含有的分子的物质的量为n ＝1M ρ＝ρM ，故1 m 3的物质中含有的分子数为n ·N A ＝ρN A M.(3)1 mol 物质的体积，即摩尔体积V mol ＝Mρ.(4)平均每个物质分子所占有的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值，即V 0＝V mol N A ＝M ρN A. 5．在“用油膜法估测分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图1所示，图中每一小方格的边长为1 cm ，试求：图1(1)油酸薄膜的面积是________cm 2；(2)实验测出油酸分子的直径是________m ；(结果保留两位有效数字) (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？ 答案 (1)114(113～115都对) (2)6.6×10－10(3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜解析 (1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有114(113～115)个； 一个小方格的面积S 0＝L 2＝1 cm 2， 所以面积S ＝114×1 cm 2＝114 cm 2. (2)一滴纯油酸的体积V ＝0.61 000×180mL ＝7.5×10－12 m 3油酸分子直径d ＝V S ＝7.5×10－12114×10－4 m ≈6.6×10－10m. (3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜．6．1 mol 铜的质量为63.5 g ，铜的密度为8.9×103kg/m 3，试估算一个铜原子的质量和体积．(已知N A ＝6×1023mol－1)答案 1.06×10－25kg 1.19×10－29m 3解析 铜的摩尔质量M ＝63.5 g/mol ＝6.35×10－2 kg/mol ，1 mol 铜有N A ＝6×1023个原子，一个原子的质量为：m 0＝MN A≈1.06×10－25 kg铜的摩尔体积为：V mol ＝Mρ＝6.35×10－28.9×103 m 3/mol ≈7.13×10－6 m 3/mol所以，一个铜原子的体积：V 0＝V mol N A ＝7.13×10－66×1023m 3≈1.19×10－29 m 3.分子热运动[目标定位] 1.知道扩散现象、布朗运动以及热运动的定义.2.理解布朗运动产生的原因和特点.3.知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素． 考点一、扩散现象1．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象．（说明分子间存在空隙）2．产生原因：扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映． 3．发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象． 4．影响因素(1)浓度差：总是从浓度大向浓度小处扩散，两边浓度相同时，保持动态平衡；(2)物态：气态扩散最显著，液态次之，固态最慢；(3)温度：在两种物质一定的前提下，温度越高，扩散现象越显著．5．特点：(1)永不停息；(2)无规则性．6．意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动．7．应用举例：在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．例1 (多选)如图1所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象(已知二氧化氮的密度比空气的密度大)，下列说法正确的是( )图1A ．过一段时间可以发现上面瓶中的气体变成了淡红棕色B ．二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色C ．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色D ．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会运动到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致 答案 AD解析 由于扩散现象，上面的空气分子与下面的二氧化氮分子会彼此进入对方，直到最后混合均匀，颜色变得一致，应选A、D.题组一扩散与分子热运动1.(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是( )A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的答案ACD解析根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故C正确，B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误．2．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是( )A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散D．炒菜时温度高，分子热运动激烈答案 D解析在扩散现象中，温度越高，扩散得越快．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，A、B、C是错误的．故正确选项为D.3．在长期放着煤的墙角处，地面和墙角有相当厚的一层染上黑色，这说明( )A．分子是在不停地运动B．煤是由大量分子组成的C．分子间没有空隙D．分子运动有时会停止答案 A解析煤分子不停地运动，进入地面和墙角，正确选项为A.4．(多选)扩散现象说明了( )A．物体是由大量分子组成的B．物质内部分子间存在着相互作用力C．分子间存在着空隙D．分子在做无规则的运动答案CD解析扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，因而说明了分子间存在着空隙；而物质混合达到均匀，则表明分子的运动是无规则的．故正确答案为 C、D.考点二、布朗运动1．定义：悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的不停的无规则运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的．2．研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒，不是固体颗粒中的单个分子，也不是液体分子．3．产生的原因：大量液体或气体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．4．运动特点：(1)永不停息；(2)无规则．5．影响因素：微粒的大小和温度的高低．(1)固体颗粒越小，布朗运动越显著；(2)温度越高，布朗运动越剧烈．6．意义：悬浮微粒的无规则运动不是分子的运动，但是它间接地反映了液体或气体分子的无规则运动．深度思考如图2甲、乙为观察“小炭粒的布朗运动”的实验图，图丙为每隔30 s炭粒的运动位置连线图．根据实验探究以下问题：图2(1)小炭粒的运动是由外界因素引起的吗？(2)图丙中描绘出的曲线是小炭粒的运动轨迹吗？答案(1)不是．(2)不是运动轨迹，是每隔30 s小炭粒运动位置的连线．例2(多选)关于布朗运动，下列说法正确的是( )A．布朗运动是由液体或气体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的B．微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的C．布朗运动是无规则的，因此它说明了液体或气体分子的运动是无规则的D．布朗运动的无规则性，是由于外界条件无规律的不断变化而引起的答案AC解析布朗运动是悬浮在液体或气体中的微小颗粒的无规则运动，是由液体或气体分子对微小颗粒的撞击作用的不平衡产生的，故A正确；布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒的运动，它不是指分子的运动．布朗运动的无规则性，是由液体或气体分子的撞击引起的，通过布朗运动，间接反映了液体或气体分子的无规则性，它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的，也不是由于外界条件变化引起的，故B、D错误，C正确．例3如图3所示，是关于布朗运动的实验，下列说法正确的是( )图3A．图中记录的是分子无规则运动的情况B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越剧烈答案 D解析图中记录的是每隔若干时间(如30 s)微粒位置的连线，不是微粒运动的轨迹，也不是分子的无规则运动，而是微粒的无规则运动，故选项A、B错；微粒做布朗运动的根本原因是：各个方向的液体或气体分子对它的碰撞不平衡，因此，微粒越小、温度越高，液体或气体分子对它的碰撞越不平衡，布朗运动越剧烈，故选项D正确，C错误．题组二布朗运动与热运动1．关于布朗运动，下列说法中正确的是( )A．说明了悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度无关B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D．观察时间越长，布朗运动越显著答案 C解析布朗运动是固体颗粒的无规则运动，其剧烈程度与温度和颗粒大小有关，与时间无关，选项C正确，A、B、D错误．2．(多选)关于布朗运动的剧烈程度，下列说法中正确的是( )A．固体微粒越大，瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著B．固体微粒越小，瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著C．液体的温度越高，单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著D．液体的温度越高，单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著答案BC3．某同学做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1所示，关于该记录下列说法正确的是( )图1A．图中记录的是某个液体分子做无规则运动的情况B．图中记录的是某个布朗微粒的运动轨迹C．图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D．图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个布朗微粒位置的连线答案 D解析微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹．而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置连线的无规则，也能充分反映微粒布朗运动的无规则性，本实验记录的正是某一微粒位置的连线，故选D.4．(多选)把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图2所示，下列说法中正确的是( )图2A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动C．越小的炭粒，运动越明显D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的答案BC解析在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错；在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动，这就是布朗运动，且看到的炭粒越小，运动越明显，故B、C正确，D显然是错误的．考点三、热运动1．定义：分子永不停息的无规则运动．2．宏观表现：布朗运动和扩散现象．3．特点(1)永不停息；(2)运动无规则；(3)温度越高，分子的热运动越激烈．4．对热运动的理解(1)所谓分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．(2)热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义．(3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高运动快，温度低运动慢，但分子的运动永远不会停息．5．布朗运动与扩散现象的区别与联系。
高中物理第七章分子动理论第5节内能讲义含解析新人教版选修3_3
第5节内能1.做热运动的分子具有的动能，即为分子动能。
2．所有分子动能的平均值叫分子热运动的平均动能，温度是分子热运动的平均动能的标志。
3．分子势能由分子间的相互位置决定，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．定义由于分子永不停息地做无规则热运动而具有的能。
2．分子的平均动能所有分子热运动动能的平均值。
3．温度的微观意义温度是分子热运动的平均动能的标志。
二、分子势能1．定义：由分子间的分子力和分子间的相互位置决定的能。
2．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：分子势能的大小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，需克服引力做功，分子势能增大。
(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增大。
(3)当r＝r0时，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．决定因素物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体的每个分子的动能都大。
(×)(2)20 ℃的水和20 ℃的铜的分子平均动能相同。
(√)(3)物体的体积增大，分子势能一定增大，体积减小，分子势能一定减小。
(×)(4)物体运动的速度越快，内能越大。
(×)(5)某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零。
(×)(6)分子力做正功，分子势能减小。
(√)2．合作探究——议一议(1)在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子的动能的平均值？提示：物体内分子是大量的，各个分子的速度大小不同，因此，每个分子的动能大小不同，并且还在不断地改变。
由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能。
2018-2019学年高中物理 第七章 分子动理论 5 内能讲义 新人教版选修3-3
(3) 微 观 的 分 子 势 能 变 化 对 应 于 宏 观 的 物 体 体 积 变 化，但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为 分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关．同样 是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在 r>r0 范围 内)，有时体现为分子势能减小(在 r<r0 范围内)．例如，0 ℃ 的水结成 0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了．
答案：AB
拓展二 对分子势能的理解
1．为什么对理想气体来说分子势能可以认为是 0? 提示：对气体来说分子间距比较大，超过了分子力作 用的范围，和无穷远一样，又因一般把零势能点选取在无 穷远处，所以认为理想气体的分子势能为 0.
2．如果两个分子开始相距较远，现固定一分子不动， 给另一分子一初速度，使另一分子向固定不动的分子运 动，运动分子的势能又是如何变化的？
章 分子动理论
5 内能
学习目标
1.知道温度是平均 动能的标志，什么 是分子势能，什么 是内能，内能与温 度和体积都有关. 2.理解分子势能与 体积的关系. 3.能够区分内能和 机械能.
重点 难点
重点难点
1.知道温度是平均动能的 标志. 2.理解分子势能与体积的 关系.
1.理解分子势能与体积的 关系. 2.能够区分内能和机械能.
小试身手
2．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
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．当 r>r0 时，分子间的作用力为引力，将分子间
2019高中物理 第七章 分子动理论 课时5 内能学案 新人教版选修3-3
学案5 内能[目标定位] 1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.一、分子动能[问题设计]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，对于个别分子，温度是没有意义的.所以物体温度升高时，个别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.[要点提炼]1.温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志.(2)在微观上：温度是物体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，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即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，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能取决于物体的温度.(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[问题设计]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.[要点提炼]分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0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穷远时(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[问题设计]物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零. [要点提炼]1.内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.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.4.内能与机械能的区别和联系区别：(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)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动动能和分子势能的总和.而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.一、分子动能例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.答案CD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.答案 D针对训练如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是( )图2A.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E p最小D.当r→∞时，分子势能E p最小解析当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r>r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A、C.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 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，内能是所有分子热运动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.答案 D1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是( )A.某物体的温度为0℃，说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高答案 B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；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由E k ＝12mv 2.知分子平均速率不一定大，B 正确，C 错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D 错误.2.(分子势能)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，分子势能增大.(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.3.(内能)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，分子动能增大，分子势能减小B.r＝r0时，分子动能最大，分子势能最小C.r＜r0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大D.以上均不对答案ABC解析一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用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.4.(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.内能⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 分子动能⎩⎪⎨⎪⎧ 温度是物体分子平均动能的标志定义：分子永不停息地做无规则运动而 具有的动能宏观上由温度决定分子势能⎩⎪⎨⎪⎧ r 决定分子力的性质⎩⎪⎨⎪⎧ r >r 0表现为引力r <r 0表现为斥力r ＝r 0分子力为0r 变化→分子力做功→分子势能发生变化宏观上由体积决定题组一 分子动能1.关于温度，下列说法正确的是( )A.温度升高，每个分子的动能都增大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都相同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.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，分子势能相同，体积不一定相同，而体积不变，分子势能一定不变.4.下列分子势能一定减小的情况是( )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，分子间的作用力可能做正功，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.6.两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( )A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和分子动能之和不变答案BCE解析两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离r>r0时，随着距离r的减小，分子力先增大后减小，分子间距离r<r0时，分子力一直增大至最大，故选项A错；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B、C正确，选项D错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和分子动能之和不变，选项E正确.题组三内能7.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.8.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解析温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A错，B对；影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C、D错.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 2O ＝12m N v 2N ＝12m H v 2H ，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.10.飞机从地面由静止起飞，随后在高空做高速航行.有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他的所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能增大了.”这种说法对吗？为什么？答案 见解析解析 这种说法不对.因为机械能与内能是两个不同的概念，与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素由物体的质量、速度及相对高度决定，题中乘客的机械能增加了，但是物体的内能是由它的物质的量、温度、体积决定，乘客的体积、物质的量不变，也没有明确温度怎么变化，所以无法判断乘客内能的变化.11.(1)1 kg 的40 ℃的水跟1 kg 的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg 的40 ℃的水跟2 kg 的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg 的100 ℃的水跟1 kg 的100 ℃的水蒸气哪个内能多？答案 (1)1 kg 的80 ℃的水 (2)2 kg 的40 ℃的水 (3)一池塘常温下的水 (4)1 kg 的100 ℃的水蒸气解析 (1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，所以1 kg 的80 ℃的水的总动能比1 kg 的40 ℃的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg 的80 ℃的水的内能多.(2)1 kg 的40 ℃的水跟2 kg 的40 ℃的水比较，2 kg 的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多.(3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多.(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水大，故1 kg 的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg 的100 ℃的水的内能多.。
高中物理第七章分子动理论第5讲内能学案新人教版选修3_3
第5讲内能[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.能够区别内能和机械能．一、分子动能1．定义：由于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：所有分子的热运动动能的平均值．3．温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志．二、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、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．物体的内能跟物体的机械运动状态无关．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，分子动能取决于温度，分子势能取决于体积，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．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，分子的平均动能就相等，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时，靠近时斥力做负功，E p增大．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，分子势能增大．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、减小得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功．针对训练如图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 对；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 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系，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，冰熔化为同温度的水就是一个例证，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，下列说法正确的是( )图4A ．在r >r 0阶段，F 做正功，分子动能增加，势能减小B ．在r <r 0阶段，F 做负功，分子动能减小，势能也减小C ．在r ＝r 0时，分子势能最小，动能最大D ．在r ＝r 0时，分子势能为零E ．分子动能和势能之和在整个过程中不变答案 ACE解析 由图可知：在r >r 0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 <r 0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．故正确答案为A、C、E.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．物体的内能与机械能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．1 kg 0 ℃的水的内能比1 kg 0 ℃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；1 kg 0 ℃的水变成1 kg 0 ℃的冰要放出热量，故1 kg 0 ℃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只与温度有关，温度越高，分子热运动的平均动能越大，内能由物质的量、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，分子势能增大．(1)当r >r 0时，分子间的作用力为引力，分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大．(2)当r <r 0时，分子间的作用力为斥力，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D 选项正确．5．在两个分子间的距离由r 0(平衡位置)变为10r 0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，其他选项错误．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( )A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功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BCE8．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；内能不相同的物体，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，使得内能减少，故选项C正确．。
2020高中物理 第七章 分子动理论 课时5 内能学案 新人教版选修3-3
学案5 内能[目标定位] 1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.一、分子动能[问题设计]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，对于个别分子，温度是没有意义的.所以物体温度升高时，个别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.[要点提炼]1.温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志.(2)在微观上：温度是物体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，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即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，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能取决于物体的温度.(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[问题设计]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.[要点提炼]分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0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穷远时(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[问题设计]物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零.[要点提炼]1.内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.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.4.内能与机械能的区别和联系区别：(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)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动动能和分子势能的总和.而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.一、分子动能例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. 答案 CD 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解析 r >r 0时，靠近时引力做正功，E p 减小；r <r 0时，靠近时斥力做负功，E p 增大. 答案 D针对训练 如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是( )图2A.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 最小解析 当r <r 0时，分子力表现为斥力，r 减小时分子力做负功，分子势能增大；当r >r 0时，分子力表现为引力，r 减小时分子力做正功，分子势能减小；当r ＝r 0时，分子力为零，分子势能最小；当r →∞时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A 、C. 答案 AC 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，内能是所有分子热运动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.答案 D1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是( ) A.某物体的温度为0℃，说明物体中分子的平均动能为零 B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高 答案 B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；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由E k ＝12mv 2.知分子平均速率不一定大，B 正确，C 错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D 错误. 2.(分子势能)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，分子势能增大.(1)当r >r 0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 <r 0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.3.(内能)设r ＝r 0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 ＞r 0时，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小B.r ＝r 0时，分子动能最大，分子势能最小C.r ＜r 0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大D.以上均不对 答案 ABC解析 一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用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 ＝r 0时，势能最小，动能最大. 4.(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.内能⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 分子动能⎩⎪⎨⎪⎧温度是物体分子平均动能的标志定义：分子永不停息地做无规则运动而 具有的动能宏观上由温度决定分子势能⎩⎪⎨⎪⎧r 决定分子力的性质⎩⎪⎨⎪⎧r >r 0表现为引力r <r 0表现为斥力r ＝r 0分子力为0r 变化→分子力做功→分子势能发生变化宏观上由体积决定题组一 分子动能1.关于温度，下列说法正确的是( ) A.温度升高，每个分子的动能都增大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都相同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.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，分子势能相同，体积不一定相同，而体积不变，分子势能一定不变.4.下列分子势能一定减小的情况是( )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，分子间的作用力可能做正功，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.6.两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( ) A.分子力先增大，后一直减小 B.分子力先做正功，后做负功 C.分子动能先增大，后减小 D.分子势能先增大，后减小 E.分子势能和分子动能之和不变 答案 BCE解析 两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离r >r 0时，随着距离r 的减小，分子力先增大后减小，分子间距离r <r 0时，分子力一直增大至最大，故选项A 错；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B 、C 正确，选项D 错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和分子动能之和不变，选项E 正确. 题组三 内能7.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. 8.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解析 温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A 错，B 对；影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C 、D 错. 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 2O ＝12m N v 2N ＝12m H v 2H ，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.10.飞机从地面由静止起飞，随后在高空做高速航行.有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他的所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能增大了.”这种说法对吗？为什么？答案见解析解析这种说法不对.因为机械能与内能是两个不同的概念，与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素由物体的质量、速度及相对高度决定，题中乘客的机械能增加了，但是物体的内能是由它的物质的量、温度、体积决定，乘客的体积、物质的量不变，也没有明确温度怎么变化，所以无法判断乘客内能的变化.11.(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？答案(1)1 kg的80 ℃的水(2)2 kg的40 ℃的水(3)一池塘常温下的水(4)1 kg的100 ℃的水蒸气解析(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多.(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多.(3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多.(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多.。
高中物理第七章分子动理论第5节内能导学案新人教版选修3_3
5 内能别内能与机械能。
2011年11月1日5时58分，神舟八号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，11月3日又与天宫一号成功对接，这一喜讯激励了国人，震撼了世界。
如图所示是火箭发射离地的过程，火箭加速上升的过程中，速度逐渐增大，高度逐渐升高。
有的同学说，由于火箭速度增大，所以组成火箭的每个分子动能也在增大；火箭升高具有较大的势能，因此分子也具有较大的势能。
这种说法对吗？提示：不对。
因为分子动能与分子势能跟火箭的机械运动情况无关。
一、分子动能1．定义：做________的分子所具有的动能叫分子动能。
2．分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的________叫做分子的平均动能。
(2)决定因素：______是物体分子热运动平均动能的标志。
思考1：同一温度下，不同物质(如：空气、水、铁块、木头等)平均动能都相同吗？平均速率呢？二、分子势能1．定义：由于分子间存在着______力，因此分子组成的系统也存在着由分子间的__________决定的势能，这种势能叫做分子势能。
2．决定因素(1)微观上：分子势能的大小由分子间__________决定。
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的______有关。
3．变化规律(1)当分子间距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的增大而______。
(2)当分子间距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离减小时，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的减小而______。
思考2：当物体的体积增大时，分子势能一定增大吗？三、内能1．定义：物体中所有分子的热运动______与__________的总和，叫做物体的内能。
2．特点：组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以______物体都具有内能。
3．决定因素(1)微观因素：物体内能的大小由组成物体的______个数、分子热运动的__________和分子间的______三个因素决定。
【人教版】2020高中物理 第7章 分子动理论 第5节 内能课堂作业 新人教版选修3-3
第七章第五节内能基础夯实一、选择题(1～2题为单选题，3～6题为多选题)1．(江苏苏州高新区一中2017～2018学年高二下学期期中)关于分子势能，下列说法中正确的是( D )A．物体体积增大，分子势能一定增大B．气体分子的距离增大，分子间的势能减小C．分子间表现为引力时，距离越小，分子势能越大D．分子间表现为斥力时，距离越小，分子势能越大解析：物体的体积增大，分子的平均距离增加；如果分子力是斥力，则分子力做正功，分子势能减小，故A错误；气体分子间的距离较大，分子间表现为引力，则气体分子间的距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，故B错误；分子间表现为引力时，距离减小时，分子力做正功，分子势能减小，故C错误；分子力表现斥力时，距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
2．(山东潍坊市2016年高二下学期期中)下列说法正确的是( A )A．温度越高，物体分子的平均动能越大B．温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大C．当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同D．随着低温技术的发展，可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度解析：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有可能减小，A对、B错，温度相同，分子的平均动能相等，但氢气和氧气的分子质量不同，它们的分子平均速率不同，C错；绝对零度不可能达到，D错。
3．下列说法中正确的是( CD )A．在10℃时，一个氧气分子的分子动能为E k，当温度升高到20℃时，这个分子的分子动能为E k′，则E k′<E k B．在10℃时，每个氧气分子的温度都是10℃C．在10℃时，氧气分子平均速率为v1，氢气分子平均速率为v2，则v1<v2D．在任何温度下，各种气体分子的平均速度都为零解析：单个分子的动能、速率是随时变化的，因而是没有意义的，温度是大量分子做热运动时分子平均动能的标志，对单个分子也是没有意义的。
高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能练习(含解析)新人教版选修3-3
第5节 内能1．知道什么是分子动能，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离和物体体积的关系。
3．知道什么是内能，知道决定物体内能大小的因素。
一、分子动能 1．定义：分子由于□01永不停息地做无规则运动而具有的能。
2．分子热运动的平均动能：所有□02分子的热运动的动能的□03平均值。
3．温度的微观意义：温度是□04分子热运动的平均动能的标志。
二、分子势能1．定义：分子间由于存在□01分子力，因此分子组成的系统具有由分子间的□02相互位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。
2．分子势能的决定因素(1)微观上：分子势能与分子之间的□03距离有关。
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的□04体积有关。
三、内能1．定义：物体中所有分子的热运动□01动能与□02分子势能的总和。
2．决定因素(1)分子热运动的平均动能由□03温度决定。
(2)分子的势能与物体的□04体积有关。
(3)物体的内能由□05物质的量、□06温度、□07体积共同决定。
判一判(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。
( )(2)分子势能可以为正值、负值、零值。
( )(3)物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能也越大。
( )提示：(1)√(2)√(3)×课堂任务对分子动能的理解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．分子热运动的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。
(2)温度是分子热运动的平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子热运动的平均动能都相同，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热运动的平均速率不一定相同。
物体温度升高，分子热运动加剧。
分子热运动的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。
高中物理第七章分子动理论第5节内能问题导学案新人教版选修3-3
第5节内能课堂合作探究问题导学一、分子动能与温度的关系活动与探究11．为什么研究分子动能的时候主要关心平均动能？2．温度与分子平均动能的关系是怎样的？3．物体内分子运动的总动能由哪两个因素决定？迁移与应用1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，则物体的温度越高温度与分子动能、分子平均动能的关系在宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量。
在微观上，温度是物体中分子热运动的平均动能的标志。
在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增加，温度降低，分子平均动能减少。
在同一温度下，虽然不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分子质量不一定相同，所以分子热运动的平均速率不一定相同。
温度是物体分子平均动能的标志，而不是物体分子动能的标志。
二、分子势能与分子间距离的关系活动与探究21．为什么会存在分子势能？2．分子势能与分子间的距离变化存在怎样的关系？3．为什么分子势能与体积有关？迁移与应用2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．乙分子从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少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加1．分子势能的变化规律：①分子力做正功，分子势能减少；分子力做了多少正功，分子势能就减少多少。
分子力做负功，分子势能增加；克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少。
2．分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子势能就越大；体积越小，分子势能就越小。
高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能问题导学案 新人教版选修33
第5节内能课堂合作探究问题导学一、分子动能与温度的关系活动与探究11．为什么研究分子动能的时候主要关心平均动能？2．温度与分子平均动能的关系是怎样的？3．物体内分子运动的总动能由哪两个因素决定？迁移与应用1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，则物体的温度越高温度与分子动能、分子平均动能的关系在宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量。
在微观上，温度是物体中分子热运动的平均动能的标志。
在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增加，温度降低，分子平均动能减少。
在同一温度下，虽然不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分子质量不一定相同，所以分子热运动的平均速率不一定相同。
温度是物体分子平均动能的标志，而不是物体分子动能的标志。
二、分子势能与分子间距离的关系活动与探究21．为什么会存在分子势能？2．分子势能与分子间的距离变化存在怎样的关系？3．为什么分子势能与体积有关？迁移与应用2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．乙分子从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少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加1．分子势能的变化规律：①分子力做正功，分子势能减少；分子力做了多少正功，分子势能就减少多少。
分子力做负功，分子势能增加；克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少。
2．分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子势能就越大；体积越小，分子势能就越小。
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第5节 内能1．知道什么是分子动能，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离和物体体积的关系。
3．知道什么是内能，知道决定物体内能大小的因素。
一、分子动能 1．定义：分子由于□01永不停息地做无规则运动而具有的能。
2．分子热运动的平均动能：所有□02分子的热运动的动能的□03平均值。
3．温度的微观意义：温度是□04分子热运动的平均动能的标志。
二、分子势能1．定义：分子间由于存在□01分子力，因此分子组成的系统具有由分子间的□02相互位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。
2．分子势能的决定因素(1)微观上：分子势能与分子之间的□03距离有关。
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的□04体积有关。
三、内能1．定义：物体中所有分子的热运动□01动能与□02分子势能的总和。
2．决定因素(1)分子热运动的平均动能由□03温度决定。
(2)分子的势能与物体的□04体积有关。
(3)物体的内能由□05物质的量、□06温度、□07体积共同决定。
判一判(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。
( )(2)分子势能可以为正值、负值、零值。
( )(3)物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能也越大。
( )提示：(1)√(2)√(3)×课堂任务对分子动能的理解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．分子热运动的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。
(2)温度是分子热运动的平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子热运动的平均动能都相同，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热运动的平均速率不一定相同。
物体温度升高，分子热运动加剧。
分子热运动的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。
例1 当物体的温度升高时，下列说法中正确的是( )A．每个分子的温度都升高B．每个分子的热运动都加剧C．每个分子的动能都增大D．物体分子的平均动能增大[规范解答] 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大。
温度对单个分子无意义。
物体的温度升高，分子运动加剧，分子的平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故答案选D。
[完美答案] D分子动能与温度的关系温度是分子热运动的平均动能的标志。
温度是0 ℃，物体中分子热运动的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止；温度降低时分子热运动的平均动能减小，但并非每个分子动能都减小；物体温度升高时，分子热运动的平均动能增大，分子热运动的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多。
[变式训练1]关于分子动能，下列说法正确的是( )A．某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子热运动的平均动能为零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，则物体的温度越高答案 C解析某种物体温度是0 ℃，物体中分子热运动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，分子热运动激烈，分子热运动的平均动能增大，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的热运动，则物体的温度不一定高，故C正确。
课堂任务对分子势能的理解1．分子势能与分子间距离有关分子势能的大小随分子间距离的变化规律，在平衡位置(r＝r0)两侧是有所不同的：(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增加，需不断克服分子引力做功，分子势能增大；(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，需不断克服分子斥力做功，分子势能增大；(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能为最小值。
分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧，弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增大。
分子势能曲线如图所示，规定：无穷远(r→∞)处，分子势能为零。
从曲线上可看出，当r<r0时，曲线比较陡，这是因为分子间的斥力随分子间距离的减小而增加得很快，分子势能的增加也就很快；当r>r0时，曲线比较缓，这是因为分子间的引力随分子间距离的增大而变化得慢，分子势能的增加也就慢。
2．分子势能与物体的体积有关物体的体积发生变化时，分子间的相对位置也发生变化，因而分子势能也随着发生变化。
由于物体分子间距变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。
例如，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r>r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r<r0范围内)；一般我们说，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了。
(1)分子力做功是分子势能变化的唯一原因。
(2)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律：不论是重力势能、弹性势能、电势能、还是分子势能，当它们之间的距离发生变化时，它们之间的相互作用力如果是做正功，势能都要减小；如果是做负功，势能都要增大。
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事，分子势能的正、负代表大小，如E p＝－10 J小于E p＝5 J。
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[规范解答] 此题可以从分子力做功的角度进行分析，也可以由分子势能与分子间距离的关系的图线进行分析。
从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道，当分子间距离大于r0时，分子力表现为引力；当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力；当分子间距离大于10r0时，分子间的作用力十分小，可以忽略。
所以，当乙从较远处向甲逐渐靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做正功，分子势能减小；后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做负功，分子势能增加，因此在乙逐渐向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大。
答案为D。
[完美答案] D分子势能图象问题的解题技巧首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图象中拐点意义的不同。
分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图象的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0；分子势能图象与r轴交点的距离小于r0，分子力图象与r轴交点表示平衡距离r0。
其次要把图象上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题。
[变式训练2](多选)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轴上的四个特定的位置。
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答案BC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，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错误，B正确。
乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，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，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错误。
课堂任务物体的内能1．热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少。
2．物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。
3．内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和。
机械能是指整个物体发生机械运动时具有的能量。
一个物体可以同时具有内能和机械能。
例3 下列说法正确的是( )A．分子动能与分子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[规范解答] 内能是针对物体中所有分子，单个分子无内能可言，A错误；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，故B错误；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故C错误；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此D正确。
[完美答案] D1．分子热运动的(平均)动能、分子势能、物体的内能2．内能和机械能的区别和联系[变式训练3－1]下列说法中正确的是( )A．温度低的物体内能小B．温度低的物体分子热运动的平均速率小C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D．物体的体积改变，内能不一定改变答案 D解析内能是物体内所有分子的动能和势能的总和，温度低只表示物体分子平均动能小，而不表示分子势能一定也小，也就是所有分子的动能和势能的总和不一定也小，所以A错误；温度低的物体，分子热运动的平均动能小，但不同物质的分子质量一般不同，而分子动能不仅与分子速率有关，也与分子质量有关，所以B错误；分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关，而与物体的宏观运动情况无关，故C错误；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D正确。
[变式训练3－2]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．物体的分子动能总和为零时，机械能可以不为零答案 B解析 内能和机械能是两种不同形式的能量，两者并不存在必然联系。
只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时，机械能的损失才等于内能的增加，故A 、C 错误，B 正确；因为物质分子总在不停地做无规则热运动，故分子动能总和不可能为零，D 错误。
A 组：合格性水平训练1．(温度、分子动能)下列说法中正确的是( )A ．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，则分子的平均动能越大B ．温度是分子平均动能的标志，物体的温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大C ．某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高D ．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体内分子的平均速率比乙物体内分子的平均速率大答案 A解析 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，有的分子动能可能减小，A 正确，B 错误；物体内能增大，也可能是分子势能增大，如果分子平均动能不变，这时温度不变，因而C 错误；由于甲、乙两物体的分子质量无法确定，故D 错误。