高中物理 第1章 第5节 物体的内能 第6节 气体分子运动的统计规律精品课件 粤教选修33.ppt
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1、第五第五节节物体的内能物体的内能第六第六节节气体分子运气体分子运动动的的统计规统计规律律2021/8/11 星期三1 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第五节第五节第六节第六节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位2021/8/11 星期三2课标定位课标定位学学习习目目标标:1.知知道道分分子子的的动动能能、分分子子的的平平均均动动能能及温度是分子平均及温度是分子平均动动能大小的能大小的标标志志2知知道道分分子子的的势势能能跟跟物物体体的的体体积积有有关关,分分子子势势能能随分子随分子间间距离距离变变化而化而变变化的定性化的定性规规律律3知知道道什什么么
2、是是物物体体的的内内能能,物物体体的的内内能能与与哪哪些些宏宏观观量有关,能区量有关,能区别别物体的内能和机械能物体的内能和机械能4知知道道什什么么是是统统计计规规律律及及气气体体分分子子运运动动的的统统计计规规律律2021/8/11 星期三3重重点点难难点点:1.使使学学生生掌掌握握三三个个概概念念(分分子子平平均均动动能能、分分子子势势能能、物物体体内内能能),掌掌握握三三个个物物理理规规律律(温温度度与与分分子子平平均均动动能能关关系系、分分子子势势能能与与分分子子之之间间距距离离的的关系、关系、热传递热传递与功的关系与功的关系)2区区分分温温度度、内内能能、热热量量三三个个物物理理量量
3、是是一一个个难难点点;分分子子势势能能随随分分子子间间距距离离变变化化的的势势能能曲曲线线是是另另一一难难点点2021/8/11 星期三4课前自主学案课前自主学案一、物体的内能一、物体的内能1分子的分子的动动能温度能温度(1)分分子子动动能能:做做无无规规则则运运动动的的分分子子具具有有动动能能,各各个个分分子子动动能能_;每每个个分分子子在在不不同同时时刻刻动动能能也也_(2)平均平均动动能:物体内所有分子的能:物体内所有分子的动动能的能的_(3)温度与平均温度与平均动动能的关系能的关系温温度度越越高高,分分子子热热运运动动的的平平均均动动能能_,温温度度越低,分子越低,分子热热运运动动的平
4、均的平均动动能能_温度是物体分子温度是物体分子热热运运动动的的_的的标标志志不同不同不相等不相等平均平均值值越大越大越小越小平均平均动动能能2021/8/11 星期三52分子分子势势能能(1)定定义义:分分子子间间存存在在相相互互作作用用力力,分分子子间间具具有有由由它它们们的的_决定的决定的势势能能(2)分子分子势势能的决定因素能的决定因素宏宏观观上:分子上:分子势势能跟物体的能跟物体的_有关有关微微观观上:分子上:分子势势能与分子能与分子间间的的_有关有关a当当rr0时时,分分子子力力表表现现为为_,若若r增增大大,需克服分子的需克服分子的_做功,分子做功,分子势势能增大能增大B当当rr0
5、时时,分分子子力力表表现现为为_,若若r减减小小,需克服分子的需克服分子的_做功,分子做功,分子势势能增大能增大C当当rr0时时,分子,分子势势能能_相相对对位置位置体体积积距离距离引力引力引力引力斥力斥力斥力斥力最小最小2021/8/11 星期三6(3)结结论论:物物体体的的体体积积变变化化时时,分分子子间间的的_发发生生变变化化,_发发生生变变化化因因此此,分分子子势势能能与物体的与物体的_有关有关3物体的内能物体的内能(1)定定义义:物物体体中中所所有有分分子子做做热热运运动动的的_和和_的的总总和和(2)相相关关因因素素:物物体体的的内内能能跟跟物物体体的的_和和体体积积都有关系都有关
6、系_升升高高时时,分分子子平平均均动动能能增增加加,物物体体的的内内能能_变变化化时时,分分子子势势能能发发生生变变化化,物物体体的的内内能也会能也会发发生生_距离距离分子分子势势能能体体积积动动能能分子分子势势能能温度温度温度温度增加增加体体积积变变化化2021/8/11 星期三7(3)理想气体理想气体理理想想气气体体微微观观模模型型:忽忽略略了了气气体体分分子子的的相相互互作作用力和用力和_一一定定质质量量的的气气体体,温温度度_,压压强强_,气气体越体越_,就越接近理想气体,就越接近理想气体理理想想气气体体的的内内能能只只跟跟温温度度有有关关,温温度度越越高高,理理想气体的内能想气体的内
7、能_分子分子势势能能越高越高越小越小稀薄稀薄越大越大2021/8/11 星期三8思考感悟思考感悟图图151分子之间也存在着引力和斥力,就像被弹簧连着分子之间也存在着引力和斥力,就像被弹簧连着的小球,那么分子之间是否也存在着势能呢?的小球,那么分子之间是否也存在着势能呢?提示:分子间存在着相互作用力,所以分子间存提示:分子间存在着相互作用力,所以分子间存在着势能在着势能2021/8/11 星期三9二、气体分子运二、气体分子运动动的的统计规统计规律律1分子沿各个方向运分子沿各个方向运动动的机会相等的机会相等(1)在在气气体体中中,大大量量分分子子的的频频繁繁碰碰撞撞,使使某某个个分分子子何何时时何
8、地向何何地向何处处运运动动是是_的的(2)对对大大量量分分子子的的整整体体来来说说,在在任任一一时时刻刻分分子子沿沿各各个方向运个方向运动动的机会是的机会是_的的2分子速率按一定的分子速率按一定的规规律分布律分布(1)大大量量分分子子整整体体的的速速率率分分布布遵遵从从一一定定的的_;在在一一定定的的_下下,各各种种不不同同速速率率范范围围内内的的分分子子数在数在总总分子数中所占的比率是分子数中所占的比率是_的的偶然偶然均等均等统计规统计规律律温度温度确定确定2021/8/11 星期三10(2)气体分子中,速率很大的和速率很小的分子数气体分子中,速率很大的和速率很小的分子数占占总总分子数的比率
9、是分子数的比率是_的,气体中大多数分子的,气体中大多数分子的速率都接近某个数的速率都接近某个数值值与与这这个数个数值值相差越多,相差越多,分子数分子数_,表,表现现出出“中中间间_、两、两头头_”的分的分布布规规律律(3)温度升高温度升高时时,分子数最多的速率区,分子数最多的速率区间间移向移向_的一方,速率小的分子数的一方,速率小的分子数_,速率,速率大的分子数大的分子数_,分子的平均,分子的平均动动能能_,总总体上仍表体上仍表现现出出“中中间间_、两、两头头_”的分布的分布规规律律很小很小越少越少多多少少速率大速率大减少减少增加增加增大增大多多少少2021/8/11 星期三11核心要点突破核
10、心要点突破一、对于分子动能应该明确的问题一、对于分子动能应该明确的问题1分子动能是指单个分子热运动的动能,但分子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不尽相同,是无规则运动的,因此各个分子的动能不尽相同,所以单个分子的动能没有意义,我们主要研究的所以单个分子的动能没有意义,我们主要研究的是大量分子的平均动能是大量分子的平均动能2分子的平均动能是所有分子动能的平均值分子的平均动能是所有分子动能的平均值温度是分子平均动能的唯一标志,这是温度的微温度是分子平均动能的唯一标志,这是温度的微观意义,在相同温度下,各种物质分子的平均动观意义,在相同温度下,各种物质分子的
11、平均动能都相同,但平均速率却可能是不同的能都相同,但平均速率却可能是不同的2021/8/11 星期三123温度升高,分子的平均动能一定增大;温度降温度升高,分子的平均动能一定增大;温度降低,分子的平均动能一定减小;温度不变,分子低,分子的平均动能一定减小;温度不变,分子的平均动能一定不变的平均动能一定不变4物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和,它等于分子的平均动能与分子数的乘动能总和,它等于分子的平均动能与分子数的乘积积2021/8/11 星期三13特特别别提提醒醒:(1)温温度度是是大大量量分分子子无无规规则则热热运运动动的的集集体体表表现
12、现,含含有有统统计计的的意意义义,对对于于个个别别分分子子,温温度度是没有意是没有意义义的的(2)同同一一温温度度下下,不不同同物物质质(如如铁铁、铜铜、水水、木木)的的分分子子平平均均动动能能都都相相同同,但但由由于于不不同同物物质质分分子子的的质质量量不不尽尽相相同同,所所以以分分子子运运动动的的平平均均速速率率大大小不尽相同小不尽相同(3)分分子子做做热热运运动动的的平平均均动动能能不不涉涉及及宏宏观观物物体体运运动动的的动动能能2021/8/11 星期三14即即时应时应用用 (即即时时突破,小突破,小试试牛刀牛刀)1(单单选选)关关于于物物体体的的温温度度与与分分子子动动能能的的关关系
13、系,正正确的确的说说法是法是()A某某种种物物体体的的温温度度是是0 说说明明物物体体中中分分子子的的平平均均动动能能为为零零B物体温度降低物体温度降低时时,每个分子的,每个分子的动动能都减小能都减小C物物体体温温度度升升高高时时速速率率小小的的分分子子数数目目减减少少,速速率率大的分子数目增多大的分子数目增多D物体的运物体的运动动速度越大,速度越大,则则物体的温度越高物体的温度越高2021/8/11 星期三15解析:解析:选选C.温度是分子平均温度是分子平均动动能的能的标标志,温度是志,温度是0,物体中分子的平均,物体中分子的平均动动能并非能并非为为零,因零,因为为分子分子无无规则规则运运动
14、动不会停止不会停止A错错;温度降低;温度降低时时分子的平分子的平均均动动能减小,并非每个分子能减小,并非每个分子动动能都减小,能都减小,B错错;物;物体温度升高体温度升高时时,分子的平均,分子的平均动动能增大,分子的平能增大,分子的平均速度增大,速率小的分子数目减少,速率大的均速度增大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,分子数目增多,C项项正确;物体的运正确;物体的运动动速率增大,速率增大,宏宏观观机械能机械能(动动能能)增大,但物体内分子的增大,但物体内分子的热热运运动动不不一定加一定加剧剧,温度不一定升高,温度不一定升高,D错错2021/8/11 星期三16二、分子势能与分子间距
15、离的关系二、分子势能与分子间距离的关系1分子势能的变化规律是:分子力做正功,分子分子势能的变化规律是:分子力做正功,分子势能减小,分子力做了多少正功,分子势能就减势能减小,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子力做了多少功,分子势能就增加多少2021/8/11 星期三172分子势能曲线如图分子势能曲线如图152所示,规定无穷远所示,规定无穷远处分子势能为零分子间距离从无穷远处逐渐减处分子势能为零分子间距离从无穷远处逐渐减小至小至r0的过程中,分子间的合力为引力,合力做的过程中,分子
16、间的合力为引力,合力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小,正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小,为负值当分子间距离达到为负值当分子间距离达到r0以后再继续减小,以后再继续减小,分子间的合力为斥力,在分子间距离减小的过程分子间的合力为斥力,在分子间距离减小的过程中,合力做负功,分子势能增大,其数值将从负中,合力做负功,分子势能增大,其数值将从负值逐渐增大至零,然后为正值,故值逐渐增大至零,然后为正值,故rr0时,分子时,分子势能最小注意分子势能最小与分子势能为零是势能最小注意分子势能最小与分子势能为零是不相同的不相同的图图1522021/8/11 星期三183宏观上,分子势能与物体的体
17、积有关物体的宏观上,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,体积发生变化时,分子间的相对位置也发生变化,因而分子势能也发生变化由于物体分子间距的因而分子势能也发生变化由于物体分子间距的变化宏观表现为物体的体积变化,所以微观的分变化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,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同样是物体体积增大,有时体现为分子势能增大(在在rr0范围内范围内),有时体现为分子势能减小,有时体现为分子势能减小(在在rr0范围内范围内)一般我们说,物体体积变化了,其对一
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