高中物理 7.5 内能课件 新人教选修33.ppt
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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三81.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且不为零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,个别分子动能没热现象是大量分子无规则运动的统计结果,个别
2、分子动能没有实际意义有实际意义.2021/8/11 星期三92.分子的平均动能分子的平均动能(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.但总体上所有分但总体上所有分子的动能之和一定是增加的子的动能之和一定是增加的.2021/8/11 星期三10
3、(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、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能都相同.但是温度不是直接等于分子的平均动能但是温度不是直接等于分子的平均动能.由于不同物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的平均速率大小一般不相同动的平均速率大小一般不相同.2021/8/11 星期三11 (1)(1)温度是分子平均动能的温度是分子平均动能的“标志标志”,温度只与物,温
4、度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,与单个与单个分子的动能没有关系分子的动能没有关系.(2)(2)温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关有关.(3)(3)温度的微观意义为温度是分子热运动的平均动能的标志温度的微观意义为温度是分子热运动的平均动能的标志.2021/8/11 星期三12【典例典例1】关于分子动能关于分子动能,正确的说法是正确的说法是()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.物体温度升高时物体
5、温度升高时,所有分子的动能都增大所有分子的动能都增大C.同种物体,温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大同种物体,温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D.物体的运动速度越大物体的运动速度越大,则物体的分子动能也越大则物体的分子动能也越大2021/8/11 星期三13 【解题指导解题指导】解答本题时应把握以下三点:解答本题时应把握以下三点:2021/8/11 星期三14【标准解答标准解答】选选C.C.某种气体温度是某种气体温度是0 0,物体中分子的平均动,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,从微观上讲,分子能并不为零,因为分子在永不停息地运动,从微观上讲,分子运动快慢是
6、有差别的,各个分子运动的快慢无法跟踪测量,而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,说明分子子速率大小按一定的统计规律分布,当温度升高时,说明分子运动激烈,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大;运动激烈,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,所以选体内部分子的热运动,则
7、物体的温度不一定高,所以选C C项项.2021/8/11 星期三15【规律方法规律方法】热学现象中统计规律的应用技巧热学现象中统计规律的应用技巧物体是由大量分子组成的,大量分子的行为遵循统计规律,在物体是由大量分子组成的,大量分子的行为遵循统计规律,在统计规律中单个分子的运动情况有偶然性,无法确定,一旦牵统计规律中单个分子的运动情况有偶然性,无法确定,一旦牵扯到单个分子就不服从统计规律,是无规则的,理论上单个分扯到单个分子就不服从统计规律,是无规则的,理论上单个分子有怎样的运动情况是不确定的,因此研究某个分子的运动也子有怎样的运动情况是不确定的,因此研究某个分子的运动也是毫无意义的是毫无意义的
8、.2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三19分子势能的大小与分子间的距离有关分子势能的大小与分子间的距离有关,宏观上与物体的体积有宏观上与物体的体积有关关.分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做功有分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做功有关关.1.当分子间的距离当分子间的距离rr0时时,分子间的作用力表现为引力分子间的作用力表现为引力,分子间的分子间的距离增大时距离增大时,分子力做负功分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的增大因此分子势能随分子间距离的增大而增大而增大.2021/8/11 星期三202.当分子间的距离当分子间的距离rr0时时,分子间的作用力
9、表现为斥力分子间的作用力表现为斥力,分子间分子间的距离减小时的距离减小时,分子力做负功分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的减因此分子势能随分子间距离的减小而增大小而增大.3.如果取两个分子间相距无限远时如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略此时分子间作用力可忽略不计不计)的分子势能为零的分子势能为零,分子势能分子势能Ep与分子间距离与分子间距离r的关系可用的关系可用如图所示的曲线表示如图所示的曲线表示.从图线上看出从图线上看出,当当r=r0时时,分子势能最小分子势能最小.2021/8/11 星期三214.分子势能随分子间距离的变化规律类似于弹簧的弹性势能随分子势能随分子间距离
10、的变化规律类似于弹簧的弹性势能随弹簧长度的变化规律弹簧长度的变化规律,弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩,势能都会增加势能都会增加.(1)分子力做功是分子势能变化的量度分子力做功是分子势能变化的量度.(2)物体体积改变,分子势能必定发生改变物体体积改变,分子势能必定发生改变.大多数物质是体积大多数物质是体积越大,分子势能越大;也有少数反常物质越大,分子势能越大;也有少数反常物质(如冰、铸铁如冰、铸铁)体积越体积越大,分子势能反而越小大,分子势能反而越小.2021/8/11 星期三22【典例典例2】(2020全国高考全国高考)如图为两分子系统的势能如图为两分子系
11、统的势能Ep与与两分子间距离两分子间距离r的关系曲线的关系曲线.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.当当r大于大于r1时,分子间的作用力表现为引力时,分子间的作用力表现为引力B.当当r小于小于r1时,分子间的作用力表现为斥力时,分子间的作用力表现为斥力C.当当r等于等于r2时,分子间的作用力为零时,分子间的作用力为零D.在在r由由r1变到变到r2的过程中,分子间的作用力做负功的过程中,分子间的作用力做负功2021/8/11 星期三23 【解题指导解题指导】解答本题时可按以下思路分析:解答本题时可按以下思路分析:2021/8/11 星期三24【标准解答标准解答】选选B B、C.C.分子间距离
12、等于分子间距离等于r0r0时分子势能最小,即时分子势能最小,即r0=r2.r0=r2.当当r r小于小于r1r1时,分子力表现为斥力;当时,分子力表现为斥力;当r r大于大于r1r1小于小于r2r2时,时,分子力表现为斥力;当分子力表现为斥力;当r r等于等于r2r2时,分子间的作用力为零;当时,分子间的作用力为零;当r r大于大于r2r2时分子力表现为引力,所以时分子力表现为引力,所以A A错,错,B B、C C正确正确.在在r r由由r1r1变变到到r2r2的过程中,分子斥力做正功,分子势能减小,的过程中,分子斥力做正功,分子势能减小,D D错误错误.2021/8/11 星期三25【规律方
13、法规律方法】分子势能图象问题的解题技巧分子势能图象问题的解题技巧首先要明确分子势能、分子力与分子距离图象中拐点意义的不首先要明确分子势能、分子力与分子距离图象中拐点意义的不同,分子势能图象的最低点同,分子势能图象的最低点(最小值最小值)对应的距离是分子平衡距对应的距离是分子平衡距离离r0r0,而分子力图象的最低点,而分子力图象的最低点(引力最大值引力最大值)对应的距离大于对应的距离大于r0r0;分子势能图象与;分子势能图象与r r轴交点表示的距离小于轴交点表示的距离小于r0r0,分子力图象与,分子力图象与r r轴交点表示平衡距离轴交点表示平衡距离r0r0,其次要把图象上的信息转化为分子间,其次
14、要把图象上的信息转化为分子间距离再求解其他问题距离再求解其他问题.2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三281.内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义.2.某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的.3.物体的内能跟物体的机械运动状态无关物体的内能跟物体的机械运动状态无关.2021/8/11 星期三294.内能与机械能的区别和联系内能与机械能的区别和联系2021/8/11 星期三302021/8/11 星期三31 (1)(1)热能是内能通俗而不确切的说法,热量是物热
15、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体在热传递过程中内能转移的多少.(2)(2)物体内分子的平均动能增大时,分子的势能不一定增大,物体内分子的平均动能增大时,分子的势能不一定增大,反之亦然反之亦然.2021/8/11 星期三32【典例典例3】(2020枣庄高二检测枣庄高二检测)关于物体的内能,下列叙述中关于物体的内能,下列叙述中正确的是正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体体积增大时,内能也增大物体体积增大时,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内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.内能
16、不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同2021/8/11 星期三33 【解题指导解题指导】解答本题要注意以下两点:解答本题要注意以下两点:(1)(1)物体内能的决定因素物体内能的决定因素.(2)(2)分子平均动能的标志分子平均动能的标志.2021/8/11 星期三34【标准解答标准解答】选选D.D.温度高的物体与温度低的物体相比较,温温度高的物体与温度低的物体相比较,温度低的物体分子平均动能小,但所有分子的热运动动能和分度低的物体分子平均动能小,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子势能的总和不一定小,即物体的内能不
17、一定小.有的同学将有的同学将内能与温度混为一谈,错误地认为物体的温度高,内能就一内能与温度混为一谈,错误地认为物体的温度高,内能就一定大而错选定大而错选A.A.物体的体积增大时,分子间的距离增大,分子物体的体积增大时,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,也不分子势能增大,而分子的平均动能不能确定是否变化,也不2021/8/11 星期三35能说明内能增大,选项能说明内能增大,选项B B是错误的是错误的.内能相同的物体只是指物内能相同的物体只是指物体内所有分子的
18、动能和分子势能的总和相同,而它们的分子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,因而选项平均动能却不一定相同,因而选项C C错,错选错,错选C C的主要原因仍的主要原因仍是将内能与温度混淆是将内能与温度混淆.内能不同的物体,它们的温度却可能相内能不同的物体,它们的温度却可能相同,即它们的分子平均动能可能相同,选项同,即它们的分子平均动能可能相同,选项D D正确正确.2021/8/11 星期三36【规律方法规律方法】对物体内能的理解对物体内能的理解物体的内能与温度、体积有关,任何一个物理量都不能决定物体的内能与温度、体积有关,任何一个物理量都不能决定物体的内能是多
19、大物体的内能是多大.只能判定内能是增大还是减小;而温度是只能判定内能是增大还是减小;而温度是分子平均动能的标志,故温度相同,分子平均动能一定相同分子平均动能的标志,故温度相同,分子平均动能一定相同.分子势能的大小与体积有关,温度相同,体积相等的物质,分子势能的大小与体积有关,温度相同,体积相等的物质,内能也不一定相等内能也不一定相等.2021/8/11 星期三37【典例典例】一颗炮弹在空中以某一速度一颗炮弹在空中以某一速度v飞行飞行,有人说有人说:由于炮弹中由于炮弹中所有分子都具有这一速度所有分子都具有这一速度,所以分子具有动能所以分子具有动能;又由于分子都处又由于分子都处于高处于高处,所以分
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