高中物理第七章分子动理论第5节内能教学案新人教选修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平均动能，温度

是分子平均动能的标志。

3．分子势能由分子间的相对位置决定，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

(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)温度高则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。

(2)物体做加速运动时，其内能是否一定增大？

提示：不一定。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。物体做加速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)为什么说任何物体在任何情况下都有内能？

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，由于组成物体的分子永不停息地做无规则运动，所以任何物体的分子都具有动能；分子间有相互作用的引力和斥力，因此分子间还有分子势能，所以说任何物体在任何情况下都有内能。

对温度及分子动能的理解

1．单个分子的动能

(1)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子的动能时刻发生变化。

(2)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，研究单个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，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。

(2)由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。

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

解析：选D 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增加；温度降低，分子平均动能减少；但并不是每个分子的动能都变化，温度是大量分子的统计结果，对少数几个分子谈温度是没有意义的，故D对。

2．一块100 ℃的铁与一块100 ℃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

B．铁的每个分子动能与铝的每个分子动能相等

C．铁分子的平均速率与铝分子的平均速率相等

D．以上说法均不正确

解析：选D 两物体温度相等，说明它们分子的平均动能相等，因为温度是分子运动平均动能的标志；由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样时，分子总动能才相等，故A错；分子平均动能相等，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同的，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；虽然分子的平均动能相等，但铁分子、铝分子质量不同，因此分子平均速率不等，所以C错。故选D。

3．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

解析：选C 温度是分子平均动能的标志，分子在永不停息地做无规则运动，物体中分子的平均动能不可能为零，A错误。物体温度降低时，分子平均动能减小，但对于单个分子，其动能可能减小，也可能增大，故B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，即速率

大的分子数增多，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，与分子的热运动无关，D错误。

对分子势能的理解

用图像法分析分子势能的变化

图7­5­1

分子势能与距离的关系可用下面框图来表示，用此框图来帮助解题，抓住距离为r0时，分子势能最小的特点，解题非常简捷。

[典例] (2016·济南三模)如图7­5­2所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处。则下列说法正确的是( )

图7­5­2

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点加速度为零

[解析] 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处分子势能最小，在c处动能最大，故A、B错误，C正确；由题图可知，乙在d点时受到的分子力最大，所以乙分子在d处的加速度最大，故D错误。

[答案] C