高中物理第七章分子动理论第五节内能课堂探究学案新人教版选修3-31 5页

第五节内能课堂探究探究一分子动能问题导引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，方向不一。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．温度与分子平均动能的关系是怎样的？同一温度下，不同物质(如：空气、水、铁块、木头等)分子的平均动能都相同吗？提示：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大小的标志，在相同的温度下，各种物质分子的平均动能都相同。3．物体内分子热运动的总动能由哪两个因素决定？提示：物体内分子运动的总动能等于所有分子热运动的动能之和。它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和所含的分子数目有关。名师精讲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，个别分子动能没有实际意义。2．分子的平均动能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标志，这是温度的微观含义。宏观上物体的冷热程度是微观上大量分子热运动的集体表现。温度越高，分子热运动的平均动能就越大。温度不反映单个分子的特性，两个物体只要温度相同，它们的分子平均动能就相同，但是它们单个分子动能不一定相同，温度高的物体内部也存在着动能很小的分子；物质种类不同的物体，如果温度相同，它们分子的平均动能就相同，但它们的平均速率不同，因为分子质量不同。3．分子的总动能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积，即它与物体的温度和所含的分子数目有关。【例题1】当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是(　　)A．两种气体分子的平均动能相等B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体分子热运动的平均速率相等解析：因为温度是分子平均动能的标志，所以A项正确。因为氢气和氧气的分子质量不同，平均动能又相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek＝可得，分子质量大的平均速率小，故B项正确，D项错误。虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，故C项错误。答案：AB题后反思温度是物体分子平均动能大小的唯一标志，因此温度相同的所有物体的分子平均动能都相等，但温度并不是分子平均速率的标志，所以即使温度相同，分子平均速率也不一定相同。探究二分子势能问题导引1．为什么说分子组成的系统具有分子势能？分子势能的大小由什么因素决定？提示：如果宏观物体之间存在着引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，分子之间存在着分子力，因此分子组成的系统具有分子势能。分子势能的大小由分子间的相互位置决定。2．分子势能为零和分子势能最小的含义相同吗？提示：分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，一般选无穷远处为分子势能的零点，而后者的位置是确定的，在r＝r0处。可见，如果选r＝r0处为分子势能的零点，这两者的位置是相同的。名师精讲1．分子势能的变化规律及判断依据分子力做正功，分子势能减小，分子力做了多少正功，分子势能就减小多少；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。(1)r>r0时，r增大，分子势能增大，反之，减小。(2)rr0处，曲线比较缓，这是因为分子间的引力随分子间距的增大而变化得慢，分子势能的增加也就慢；(3)在r＝r0处，分子势能最小，但不一定为零，因为零势能的位置是任意选定的。一般取无穷远处分子势能为零，则分子势能最小位置是在r＝r0处，且为负值，故分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事。4．分子势能与体积的关系由于物体分子间距离变化的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，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r>r0范围内)；有时体现为分子势能减小(在r