知能优化训练
1．如图1－6－5所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
图1－6－5
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
解析：选D.当两个接触面平滑的铅柱压紧时．接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．
2．设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是( )
A．r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小
B．r＝r0时，动能最大，势能最小
C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大
D．以上说法不对
解析：选ABC.两个分子从远处开始靠近的过程中，r＞r0时，两者之间先是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项正确．当r＜r0时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理可知，分子动能减小，故C项正确．由上两种情况分析可知，当r＝r0时，分子的动能最大，分子势能最小，B项也正确．本题正确选项为A、B、C.
3．下列说法中正确的是( )
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体分子运动的平均速率小
C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大
D．物体体积改变，内能可能不变
解析：选D.内能是指物体内部所有分子平均动能和分子势能的总和，温度仅是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小，A错；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小，B错；物体做加速运动时，速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，而与温度有关，故C错；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D对．
4．(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水相比哪个内能大？
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比哪个内能大？
(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水相比哪个内能大？
(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气相比哪个内能大？
解析：(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水的总动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小的变化，则1 kg的80 ℃的水的内能大．
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比，2 kg的40 ℃的水的内能大，因为后者分子数目多．
(3)虽然100 ℃的水的分子平均动能较大，但一池塘水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能大．
(4)它们的质量相等，温度相同，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能大．
答案：见解析
一、选择题
1．下面哪些事例说明分子间有引力( )
A．两块玻璃加热变软后，能把它们连接起来
B．固体保持一定的形状，液体具有一定的容积
C．拉断绳子要用力
D．以上均不能说明
解析：选ABC.固体、液体分子之间有引力，而使它们不会离散成一群独立的单个分子．分子在平衡位置附近做无规则运动，液体分子的平衡位置也在不断做无规则的运动．所以，固体保持一定的形状，而液体具有一定的容积．对于选项A和选项C，可作同样的分析．
2．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
解析：选C.当分子间距离为r0时为平衡位置，当r＞r0时表现为引力，且随r的增大而先增大后减小，分子力做负功，分子势能增大，故A、B错．当r＜r0时分子间表现为斥力，且随着r的减小而增大，当r减小时分子力做负功，分子势能增大，故C正确，D错．
3．判断下面各结论正确的是( )
A．温度高的物体，内能不一定大
B．同样质量的水100 ℃时的内能比60 ℃时的内能大
C．内能相同的物体，温度一定相同
D．物体速度增大，则分子平均动能增大，内能也增大
解析：选AB.物体的内能由温度、体积、分子数共同决定．温度高的物体，分子数不一定多，内能不一定大．如一小杯热开水和一湖水比较，一杯开水的内能比一湖水的内能要少，所以A正确；对同样质量的水，体积、分子数相同，所以100 ℃时的水的内能比它在60 ℃时的内能大，B正确；内能除与分子动能有关外，与分子势能和物质的量都有关，故C错；内能和机械能是两种不同形式的能量，机械能的动能增大，分子动能不一定增大，内能变化更不好确定，D错误．
4.(2010年高考大纲全国卷Ⅰ)图1－6－6为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )
图1－6－6
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析：选BC.当分子间距离r＝r2时，分子间势能Ep最小，此时分子间的作用力为零，C正确；当r大于r2时，分子间的作用力表现为引力，当r1＜r＜r2时表现为斥力，A错；当r小于r1时，分子力表现为斥力，B正确；在r由r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力方向与运动方向相同，分子力做正功，D错．
5.如图1－6－7所示，若有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处．图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点．下列有关图像信息的说法中，正确的是( )
图1－6－7
A．ab表示引力，cd表示斥力，e点的横坐标可能为10－15 m
B．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－10 m
C．ab表示引力，cd表示斥力， e点的横坐标可能为10－10 m
D．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－15 m
解析：选C.斥力比引力变化得要快，当引力与斥力相等时分子间距离约为10－10 m，即e点的横坐标可能为10－10 m；当分子间距离小于10－10 m时，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，所以cd表示斥力，正确答案是C.
6．一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则( )
A．因气体温度与机械运动速度无关，故容器内气体温度不变
B．因容器是绝热的，故容器中气体内能不变
C．因容器突然停止运动，气体分子运动速度亦随之减小，故容器中气体温度降低
D．容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体温度将升高
解析：选D.容器里的分子除做无规则的热运动外，还随容器做机械运动，当容器停止机械运动时，气体分子由于惯性与器壁或分子间的碰撞，使热运动加剧，气体的温度升高，故D选项正确．
二、非选择题
7．将下列实验事实与产生的原因对应起来．
A．水与酒精混合体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易拉断
D．糖在热水中溶解得快
E．冰冻食品也会变干
a．固体分子也在不停地运动
b．分子运动的剧烈程度与温度有关
c．分子间存在着引力
d．分子间存在着斥力
e．分子间存在着空隙
它们的对应关系分别是：①__________，②__________，③__________，④__________，⑤__________.(在横线上填上实验事实与产生原因前的符号)
解析：A.水的酒精混合后体积变小，说明分子之间有间隙．B.固体很难被压缩说明分子间有斥力．C.细绳不易拉断，说明分子间有引力．D.糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子热运动越剧烈．E.冷冻食品也会变干，说明固体分子也在做无规则运动．
答案：①Ae ②Bd ③Cc ④Db ⑤Ea
8．在体积、温度、压强、质量、阿伏伽德罗常量五个量中，与分子平均动能有关的量是________，与分子势能直接有关的量是________，与物体内能有关的量是________________，联系微观量和宏观量的桥梁是________________．
答案：温度、体积 体积 温度、质量 阿伏伽德罗常量
9.(2011年广东中山市高二检测)如图1－6－8所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接触水面。如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在________作用．
图1－6－8
解析：玻璃板接触水面，水分子与玻璃的分子间存在相互作用力，将玻璃板向上提时，分子间表现为引力，故此时向上的拉力比玻璃板的重力大．
答案：大 引力
10．一颗炮弹在空中以某一速度v飞行，有人说：由于炮弹中所有分子都只有这一速度，所以分子具有动能；又由于分子都处于高处，所以分子又具有势能，因此分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能，试分析这种说法是否正确．
答案：不正确．物体的内能是指物体内分子无规则热运动的动能和分子间由于相互作用而具有的分子势能的和．它和整个物体宏观有序运动的动能mv2及物体的重力势能mgh，即机械能是完全不同的两个概念，是两种形式的能量．物体具有内能的同时，还可具有机械能，物体的机械能可以是零，但物体的内能永不为零．机械能和内能在一定条件下可相互转化．如沿粗糙水平面运动的木块，由于不断克服摩擦力做功，机械能在减少，但木块的内能却在增加，因摩擦生热，它的温度升高了．
1.5 物体的内能
教学目标 （1）知道什么是物体的内能 （2）知道物体内能的组成 （3）知道分子动能和分子势能与哪些因素有关
教学建议
教材分析 分析一：教材先由所学知识推出分子动能的存在，并说明分子动能与温度的关系，再又分子力说明分子势能的存在，最后总结出内能的概念
分析二：分子势能在微观上与分子间距离有关（宏观上表现为体积），当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分
子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的．分子势能与分子间距离的关系如上图所示．分子势能可与弹性势能对比学习，分子相距平衡距离时相当于弹簧的平衡位置，但对比学习时，也要注意两者的区别． 分析三：比较两物体内能大小，需要考虑到分子平均动能、分子势能和分子总个数．分子平均动能与温度有关，温度越高，分子平均动能越大，温度越低，分子平均动能越小．分子势能与分子间距离（宏观上表现为体积）有关，分子间距离改变（宏观上表现为体积改变），分子势能改变，但分子势能与分子间距离（体积）的关系比较复杂：分子间距离增大，分子势能可能增大，也可能减小，即体积增大，分子势能可能增大，也可能减小．因此我们不能单从体积的改变上判断分子势能如何改变，而是往往要视具体情况而定． 分析四：机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定．例如放在桌面上静止的木块温度升高，其机械能不变，而内能发生了改变．
教法建议 建议一：在分析物体内能时要充分利用前三节所学分子动理论的基本观点，由旧有知识推导出新知识． 建议二：在讲分子势能时，最好能与弹簧的弹性势能进行类比学习． 建议三：在区分机械能与内能时，最好能举例说明．
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教学设计方案
教学重点：内能的组成，分子动能和分子势能分别与哪些因素有关． 教学难点：分子势能
一、分子动能 温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子运动越剧烈，分子平均动能越大．分子平均速度和平均动能是一个宏观统计概念，温度越高，分子平均动能越大，但并不是所有分子动能都增大，个别分子动能还有可能减小． 二、分子势能 由分子间作用力决定的一种能量，与分子间距离有关，宏观上表现出与物体体积有关． 当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的．分子势能与分子间距离的关系如图所示．
三、物体的内能 物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫内能． 例1：相同质量的0℃水与0℃的冰相比较 A、它们的分子平均动能相等 B、水的分子势能比冰的分子势能大 C、水的分子势能比冰的分子势能小 D、水的内能比冰的内能多 答案：ABD 评析：质量相同的水和冰，它们的分子个数相等；温度相等，所以分子平均动能相等，因此它们总的分子动能相等．由水结成冰，需要释放能量，所以相同质量、温度的水比冰内能多，由于它们总的分子动能相等，所以水比冰的分子势能大．本题很容易误认为水结成冰，体积增大，所以内能增大． 机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定．例如放在桌面上静止的木块温度升高，其机械能不变，而内能发生了改变．
例2：下面有关机械能和内能的说法中正确的是 A、机械能大的物体，内能一定也大 B、物体做加速运动时，其运动速度越来越大，物体内分子平均动能必增大 C、物体降温时，其机械能必减少 D、摩擦生热是机械能向内能的转化
答案：D 评析：对于机械能和内能，它们是两种完全不同的形式的能，需要从概念上对它们进行区分． 四、作业
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探究活动 题目： 怎样测量阿伏加德罗常数 组织： 分组 方案：查阅资料，设计原理，实际操作 评价： 方案的可行性、科学性、可操作性
