2021高中物理第七章5内能教学案(含解析)新人教版选修3-3

5内能
[学习目标］1。

知道分子热运动的动能跟温度的关系，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.知道分子势能的概念以及分子势能与分子间距离变化的关系，知道分子势能与物体体积有关．(难点） 3.知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积的关系．(重点) 4。

能够区分内能和机械能．
知识点一分子动能
1．分子动能
做热运动的分子跟运动的物体一样也具有动能，这就是分子动能．
2．分子的平均动能
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,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，叫做分子平均动能．
3．温度的微观解释
温度是物体分子热运动平均动能的标志．
[思考］
运动的铁球速度越来越大，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？
【提示】不对．铁球的速度变大，是指其机械运动的速度,即其机械运动的动能变大,而分子平均动能是指分子热运动的动能，与温度有关．
［判断]
1．某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零．(×)
2．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．(√）
3．一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变．(√）
知识点二分子势能
1．分子势能
由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能，这就是分子势能．
2．影响分子势能大小的因素
微观上，分子势能的大小由分子间距离决定;宏观上,分子势能的大小跟物体的体积有关．
［思考]
分子势能与以前学过的哪种能量具有相似的特点？
【提示】分子势能同重力势能、电势能相似，是由于分子间或物体间、电荷间存在相互作用，又由其相对位置决定的能量．
[判断]
1．当分子间的距离为r0时,分子势能最小．(√）
2．分子力做负功时，分子势能一定减小．（×）
3．当分子间距离为r＜r0时，分子力为斥力，这时减小分子间的距离,分子势能增大．(√)
知识点三物体的内能
1．定义
物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和,叫做物体的内能．
2．决定因素
（1）分子总个数由物体物质的量决定．
(2）分子热运动的平均动能由温度决定．
(3）分子势能宏观上与物体的体积有关．
（4)物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定．
［思考］
0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，内能是否发生变化？
【提示】0 ℃的冰熔化为0 ℃的水,温度不变，分子的平均动能不变，但由于冰的体积减小,变成水后分子势能发生变化,故内能发生变化．
［判断］
1．物体的机械能可以为零,内能也可以为零．（×）
2．物体的温度降低体积变大时，物体的内能一定变大．(×)
3．物体的温度和体积变化时，内能一般要发生改变．(√）
考点一对分子动能的理解（深化理解）
1．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且不为零．
(2)分子在永不停息地做无规则热运动，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统计结果，个别分子的动能没有实际意义．
2．分子的平均动能
(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大．个别分子动能可能增大也可能减小,个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．
（2）理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，即只要温度相同，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质的分子质量不尽相同,所以同一温度下,不同物质的分子运动平均速率大小一般不相同．
【例题1】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,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
【规律总结】分子动能的理解要点
1．温度有统计的意义，反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映单个分子的动能大小,同一温度下，各个分子的动能不尽相同．
2．分子平均动能与宏观上物体的运动速度无关．
【及时训练】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
【答案】D
2．(2015·长沙高二检测)关于温度的概念，下列说法正确的是（）
A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，则分子平均动能越大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则每一个分子的动能都增大
C．当某物体的内能增加时，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，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大【答案】 A
考点二对分子势能的理解(深化理解)
1．分子势能与分子间距离的关系
分子间距离r＝r0r〉r0r<r0
分子力等于零表现为引力表现为斥力
分子力做功分子间距增大时，分
子力做负功
分子间距减小时，
分子力做负功
分子势能最小随分子间距的增大而
增大
随分子间距的减小
而增大
2.
（1）宏观上：分子势能的大小与体积有关．
(2）微观上:分子势能与分子之间的相对位置有关．
【例题2】(多选）（2014·兰州检测)如图7­5。

2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
【答案】BC
【规律总结】分子势能图象问题的解题技巧
1．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.
2．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．
【及时训练】1．下列关于分子力和分子势能的说法中，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
2．(2013·福建高考)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_______．(选填图下方的字母)
【答案】B
考点三对内能的理解（拓展延伸）
1．内能的决定因素
(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．
(2)从微观上看: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．
2．内能与机械能的区别
内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．物体具有内能的同时又具有机械能．物体的机械能在一定的条件下可以等于零,但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做着无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用．在热现象的研究中，一般不考虑物体的机械能．。