学年高中物理第1章分子动理论第3节温度与内能教学案鲁科版选修33Word格式文档下载.docx

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1．温度的物理含义

（1）宏观上：

温度表示物体的冷热程度。

（2）微观上：

标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志。

（3）温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即大量的分子有意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不科学的。

（4）温度与物体的宏观运动状态无关。

2．单个分子的动能

由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也不相同。

所以研究单个分子的动能没有意义。

3．分子的平均动能

只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同。

与物质种类、质量、压强、体积无关。

[特别提醒]　在温度相同时，一切物体分子的平均动能相同，平均速率一般不相同。

因为

k＝

m

2，而不同物质的分子质量一般不同。

例如，氧气和氢气在温度相同时，

kO＝

kH，即

mO

2＝

mH

2，因为mO>

mH，所以

O<

H。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

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，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

D．物体的运动速度越大，则物体的分子动能也越大

解析：

选C　某种物体的温度是0℃，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；

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C。

分子势能

1．定义

分子具有的由分子间的相对位置决定的势能。

2．分子势能的决定因素

与物体的体积有关。

与分子间的距离有关。

①若r>

r0，当r增大时，分子势能增加。

②若r<

r0，当r减小时，分子势能增加。

③若r＝r0，分子势能最小。

1．影响分子势能大小的因素

如图131所示，随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关。

图131

分子间距离

r＝r0

r>

r0

r<

分子力

等于零

表现为引力

表现为斥力

分子力做功

分子间距增大时，分子力做负功

分子间距减小时，分子力做负功

最小

随分子间距的增大而增大

随分子间距的减小而增大

[特别提醒]　

（1）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。

大多数物质是体积越大，分子势能越大；

也有少数反常物质（如冰、铸铁）体积越大，分子势能反而越小。

（3）当r＝r0时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小值和分子势能为零不是一回事。

关于分子势能，下列说法中正确的是（　　）

A．分子势能只由分子引力决定

B．分子势能跟物体的体积有关

C．物体体积增大时，分子势能一定增加

D．物体体积减小时，分子势能一定减小

选B　物体体积发生变化时，分子势能将发生变化，但没有确定关系。

当分子间距离r<

r0时，分子力表现为斥力，分子势能随r的增大而减小；

当分子间距离r>

r0时，分子力表现为引力，分子势能随r的增大而增大；

r＝r0时，分子势能最小。

物体的内能

物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。

2．普遍性

物体中的分子永不停息地做无规则运动、分子间有相互作用力，所以任何物体都具有内能。

3．相关因素

（1）物体含有的分子数目与物体的质量有关。

（2）分子热运动的平均动能与温度有关。

（3）分子势能与体积有关。

4．改变内能的方式

改变内能的方式有做功和热传递。

（1）做功改变内能时，可以使其他形式的能与内能发生转化，内能的变化量可用做功的多少来量度。

（2）通过热传递改变物体内能时，内能的变化量由热量来量度，热量和内能变化的过程相联系，热量是过程量。

1．对内能的理解

（1）内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。

（2）物体内能的决定因素：

①从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。

②从微观上看，物体内能的大小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．改变内能的两种方式及其区别

做功

热传递

特征

有力参与做功

存在温度差

本质

内能与其他形式的能转化

内能的转移

量度

功

热量

举例

摩擦、压缩等

不同温度的物体接触

3．内能与机械能的区别和联系

项目

内能

机械能

对应的运动形式

微观分子热运动

宏观物体机械运动

能量常

见形式

分子动能、分子势能

物体动能、重力势能和弹性势能

能量存

在原因

由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定

由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有

影响因素

物质的量、物体的温度和体积及物态

物体的机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的高度或弹性形变程度

是否为零

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

关于物体的内能，以下说法正确的是（　　）

A．不同物体温度相等，内能也相等

B．所有分子的势能增大，内能也增大

C．做功和热传递都能改变物体的内能，但二者本质不同

D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等

选C　物体的内能包括所有分子动能和分子势能之和，A、B均错；

通过做功改变内能，是其他形式的能与内能的转化，而通过热传递改变内能，则是内能在物体间的转移，二者有本质的不同，C项正确；

两物体质量相同，但种类不一定相同，分子总数就不一定相等，即使温度、体积相等，内能也不一定相等，D项错。

对分子势能的考查

[典题例析]

1．（多选）（海南高考）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图132中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（　　）

图132

A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小

B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小

C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大

D．在r＝r0时，分子势能为零

E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

[思路点拨]　

（1）分子间作用力何时表现为引力，何时表现为斥力？

提示：

r0时，引力；

r0时，斥力。

（2）分子力做正功时，分子势能如何变化？

分子动能如何变化？

分子势能减少，分子动能增加。

在r＞r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确；

在r＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误；

在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，故选项C正确；

在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，故选项D错误；

在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E正确。

答案：

ACE

[探规寻律]

分子势能图像问题的解题技巧

（1）明确分子势能、分子力与分子间距离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。

（2）分子势能图像与r轴交点表示的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0，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。

[跟踪演练]

下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（　　）

A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大

B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

选C　分子间作用力表现为引力时，随分子间距离增大，要克服分子引力做功，分子势能增大，但分子间作用力可能先增大后减小，也可能一直减小；

分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离减小，分子间作用力增大，克服斥力做功，分子势能增大，C正确。

对物体内能的考查

2．下列关于内能的说法中，正确的是（　　）

A．不同的物体，若温度相等，则内能也相等

B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大

C．对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能

D．冰融化成水，温度不变，则内能也不变

（1）物体内能的决定因素是什么？

质量、温度和体积。

（2）内能与机械能有什么关系？

没有必然的联系。

（3）改变物体内能的方式有哪些？

做功和热传递。

不同的物体，温度相同，只是分子的平均动能相同，但物质的量和分子势能两个因素不确定，故内能不一定相等，A错；

物体的速度是宏观量，物体的速度增大，分子热运动的动能不一定增大，内能不一定增大，B错；

改变物体内能的方式有两种即做功和热传递，对物体做功或向物体传热，都可能改变物体的内能，C对；

冰融化成水，温度不变，分子的平均动能不变，体积变小，分子间距变小，分子势能增加，故内能增加，D错。

C

影响物体内能的因素有温度、体积和物体的质量（或所包含分子的个数），且内能与机械能无关。

（四川高考）物体由大量分子组成，下列说法正确的是（　　）

A．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大

B．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小

C．物体的内能跟物体的温度和体积有关

D．只有外界对物体做功才能增加物体的内能

选C　分子运动的剧烈程度是针对大量分子的统计规律而言，并不能说明每一个分子的运动情况，故A选项错误；

根据分子间的引力大小与分子间的距离之间的关系（分子间的引力大小随分子间的距离的减小而增大）可知，B选项错误；

从宏观角度看，物体的内能与物体的温度和体积有关，故C选项正确；

改变物体内能的方式有两种：

做功和热传递，故D选项错误。

[课堂