高中物理第1章用统计思想研究分子运动1_6物体的内能教师用书沪科版选修3-3.pdf

精品教案可编辑16 物体的内能学 习 目 标知 识 脉 络1.知道分子间相互作用力的特点及变化规律(重点)2.知道分子势能随分子间距离的变化关系及影响因素(重点、难点)3.理解内能的概念，掌握影响内能的因素(重点)分子力先填空 1分子间同时存在着相互作用的引力和斥力它们的大小都跟分子之间的距离有关2分子间作用力与分子距离的关系分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离的减小而增大但斥力比引力变化得快3平衡位置引力和斥力大小相等时，两分子间距离为r0，r0的数量级约为10 10 m.4分子动理论一个宏观的热学系统是由大量分子组成的；分子永不停息地做着无规则运动；分子之间同时存在着引力和斥力再判断 1当分子间距为r0时，它们之间既无引力也无斥力()2当物体被压缩时，分子间的引力增大，斥力减小()3当分子间的距离大于10r0时，分子力可忽略不计()精品教案可编辑后思考 当压缩物体时，分子间的作用力表现为斥力，物体反抗被压缩，这时候分子间还有引力吗？【提示】分子间同时存在分子引力和分子斥力，当物体被压缩时，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力，分子间的引力仍然存在1分子力：在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力2分子力与分子间距离变化的关系：(1)平衡位置：分子间距离rr0时，引力与斥力大小相等，分子力为零平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10 10 m)的位置(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快(3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型.分子力F随分子间距离r的变化关系图像分子间距离分子力分子力模型rr0零rr0表现为引力，且分子力随分子间距的增大，先增大后减小1下列现象不能说明分子之间有相互作用力的是()精品教案可编辑A一般固体难于拉伸，说明分子间有引力B一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力C用打气筒自己给车胎打气，越打越费力，说明只有经过压缩的气体分子间才有斥力D高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油分子的斥力E两块铁经过高温加压会连成一整块，这说明铁分子间有吸引力【解析】固体难于拉伸，是分子间引力的表现，故A 对；B 中液体的流动性不能用引力、斥力来说明，它的原因是化学键的作用；C 中是气体压强的作用；D 中说明钢分子间有空隙，油从筒中溢出，是外力作用的结果，而不是钢分子对油分子的斥力所致；高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，E 正确【答案】BCD2关于分子力，正确的说法是()【导学号：35500010】A分子间的相互作用力是万有引力的表现B分子间的作用力是由分子内带电粒子相互作用和运动所引起的C当分子间距离rr0时，随着r的增大，分子间斥力和引力都减小，但斥力减小的更快，合力表现为引力D当分子间距离大于10 倍的r0时，分子间的作用力几乎等于零E当分子间的距离为r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力【解析】分子力是由于分子内带电粒子的相互作用和运动而引起的，由于分子的质量非常小，分子间的万有引力忽略不计，选项A 错误，B 正确；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，且斥力和引力都随着分子间距离的增大而减小，且分子力为短程力，当分子间距离rr0时，分子间相互作用的斥力小于引力，分子力表现为引力，选项C、D 正确；分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，当两个分子间距离为r0时，每个分子受另一个分子的引力和斥力大小相等、方向相反、合力为零，而不是既无引力也无斥力，E 错误【答案】BCD精品教案可编辑3对下列现象的解释正确的是()A两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力B一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很微弱C电焊能把二块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果E两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这是分子间存在引力的宏观表现【解析】高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的原理，所以 A、C 项正确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的10 多倍，此种情况下分子力非常微弱，气体分子可以无拘无束的运动，从而充满整个容器，所以B 项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距均匀接近到分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，亦可重新接合，所以D 项错误；抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果，E错；正确答案为A、B、C.【答案】ABC1当拉伸物体时，组成物体的分子间的分子力表现为引力，以抗拒外界对它的拉伸2当压缩物体时，组成物体的分子间的分子力表现为斥力，以抗拒外界对它的压缩3大量的分子能聚集在一起形成固体和液体，说明分子间存在引力；固体有一定的形状，液体有一定的体积，而固体、液体分子间有空隙，且没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着斥力分子势能精品教案可编辑先填空 1定义在物理学中，把由分子间的相对位置决定的势能，叫做分子势能2分子势能的决定因素(1)宏观上：与物体的体积有关(2)微观上：与分子间的距离有关若rr0，当r增大时，分子势能增加若rr0，当r减小时，分子势能增加若rr0，分子势能最小再判断 1分子势能与体积有关()2当rr0时，分子势能最小为0.()3分子势能与重力势能类似可以取负值()后思考 物体的体积增大时，其分子势能一定增大吗？【提示】不一定当分子间距离rr0时，分子间作用力表现为引力，物体的体积增大，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大；当rr0时，分子间作用力表现为斥力，物体的体积增大，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小1分子势能与分子力做功的关系(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(2)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分子势能与分子间距的关系如图 1-6-1为分子间作用力F合和分子势能Ep随r变化的图像可以看到：精品教案可编辑图 1-6-1(1)当rr0时，F合0，Ep最小(若以分子间距无限远处为0 势能点，则此时Epr0时，F合0，即为引力，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep增大(3)当r0 即为斥力，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep增大3分子势能与体积的关系分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就变化(气体除外)，但不能说体积变大，势能就变大4设rr0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是()Arr0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小Brr0时，动能最大，势能最小Crr0时，分子力做负功，动能减小，势能增大Drr0时，分子势能是负的Err1时，分子间的作用力表现为引力B当rr1时，分子间的作用力表现为斥力C当rr2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E当rr1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大【解析】当rr2时，分子力为零，分子势能最小，则当r大于r2时，分子间的作用力表现为引力，故A 错误，C 正确；当r1rr2时，分子间的作用力表现为斥力，故B 正确；Ep在r由r1变到r2的过程中，分子力是斥力，则分子力做正功，故D 错误；当rr1时，随着r的减小，分子势能增大，分子间相互作用的引力和斥力也增大，E正确【答案】BCE分子势能图像问题的解题技巧(1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点意义的不同分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0.分子势能图像与r轴交点的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0.(2)其次要把图像上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题内能精品教案可编辑先填空 1定义物理学中，把系统内所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做系统的内能(热力学能)，用符号U表示2决定因素(1)微观上：分子的多少、分子热运动的速率、分子间相互作用(2)宏观上：物体的质量、温度、体积再判断 1任何物体都具有内能()2物体内能只与温度有关()3做功和热传递改变内能时，本质是相同的()后思考 温度升高，物体的内能一定增大吗？【提示】不一定 温度升高，物体内分子的平均动能增大而分子势能与分子之间的距离有关，分子势能变化情况不确定，而物体的内能等于分子动能和分子势能之和，故温度升高，物体的内能不一定增大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物质的量、温度和体积三个因素决定(2)从微观上看：物体的内能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和联系项目内能机械能精品教案可编辑对应的运动形式微观分子热运动宏观物体的机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高影响因素物质的量、物体的温度和体积物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变能否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化6有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是()A一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B物体的温度越高，分子热运动越剧烈C物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的E外界对物体做功，物体的内能必定增加【解析】温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，A 正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，B 正确；物体的内能就是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，C 正确；布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的，D 错误；改变内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，E 错误；故选ABC.【答案】ABC7 1 g 100 的水和 1 g 100 的水蒸汽相比较，下述说法是否正确？精品教案可编辑(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同(2)它们的内能相同【解析】(1)正确.1 g 水与 1 g 水蒸汽的分子数一样多，两者的温度都是100，因温度是分子平均动能的标志，故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同(2)不正确水变为水蒸汽时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸汽的内能，因此1 g 100 的水蒸汽要比 1 g 100 的水的内能大【答案】(1)正确(2)错误8放在光滑水平面上的物体受到一个水平方向的作用力而做匀加速直线运动，有人说：“随着物体运动加快，物体内分子的运动也加快，因此分子的平均动能增大，物体的温度升高”这种说法是否正确？为什么？【解析】这种说法是错误的热运动是物体内分子的无规则运动，这种无规则的运动是相对于物体本身的运动物体运动时，物体中所有分子在无规则运动的基础上又叠加了一个“整体有序”的运动这个“整体有序”的运动就是物体的机械运动而物体的无规则运动跟温度有关，物体的温度越高，无规则运动越剧烈，所以把这种运动叫热运动，物体的机械运动不会影响物体的温度，所以物体的温度不会因物体的运动速度增大而升高分子的热运动和物体的机械运动是两种不同形式的运动，简单地说，热运动是物体内大量分子的无序运动，而机械运动则是由大量分子组成的整体的有序运动，这两种运动形式可以相互转化，这对应于与它们相联系的两种形式的能量之间的转化，即内能和机械能之间的转化【答案】见解析