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  • 2022-04-12 发布

2019高中物理第七章5内能教学案(含解析)新人教版

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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.n(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】 D2.(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nD.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>r0rr0时,Ep随r增大而减小D.r>r0时,Ep随r增大而增大【答案】 AD8.如图753所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙两分子间的作用力与两分子间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,现将乙分子从a移动到d的过程中,两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是(  )A.从a到b       B.从b到cC.从b至dD.从c到d【答案】 D[超越自我·提升练]9.(多选)把一个物体竖直下抛,下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)(  )A.物体的动能增加,分子的平均动能也增加nB.物体的重力势能减少,分子势能却增加C.物体的机械能保持不变D.物体的内能保持不变【答案】 CD10.甲、乙两个分子相距较远,它们间的分子力为零,在它们逐渐接近到不能再接近的全过程中,分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是(  )A.分子力先增大,后减小;分子势能一直减小B.分子力先增大,后减小;分子势能先减小,后增大C.分子力先增大,再减小,后又增大;分子势能先减小,再增大,后又减小D.分子力先增大,再减小,后又增大;分子势能先减小,后增大【答案】 D11.甲、乙两名同学对0℃的水和0℃的冰进行了如下争论:甲说:“冰和水的温度相同,所以分子平均动能相等.质量相同时,冰的体积大,因此冰的分子势能大,所以说冰的内能大于水的内能.”乙说:“0℃的水变成0℃的冰需要向外界放出热量,在质量相同的情况下,水的内能大于冰的内能.”请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的?【答案】 乙同学的说法是正确的.甲同学认为冰的体积大,分子势能大,这是错误的说法(冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大).分子势能大小与体积有关,但二者并不一定成正比.0℃的冰变为0℃的水需吸热,故水的内能大,它们相同的物理量是分子平均动能,不同的物理量是分子势能,显然水的分子势能大.12.分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图754所示的图象中表现出来,就图象回答:(1)从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小,试说明理由.(2)图中分子势能为零的点选在什么位置,在这种情况下分子势能可以大于零,可以小于零,也可以等于零,对吗?(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零,分子势能有什么特点?【解析】 (1)如果分子间距离约为10-10m数量级,分子的作用力的合力为零,此距离为r0.当分子距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而增大.如果分子间距离大于r0时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间距离的增大而增大.从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为数值基准,r不论减小或增大,分子势能都增大.所以说,在平衡位置处是分子势能最低点.(2)由题图可知,分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置.因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,据题图也可以看出:在这种情况下分子势能可以大于零,可以小于零,也可以等于零.(3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,最低点的分子势能为零,所以此种情况的特点为分子势能大于等于零.【答案】 见解析

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