高中物理人教物理选修1-2第1章第二节物体的内能(共40张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中物理人教物理选修1-2第1章第二节物体的内能(共40张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 434.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-09 22:46:42 | ||
图片预览
文档简介
(共40张PPT)
第二节 物体的内能
学习目标：
1.知道分子的动能，知道温度是物体分子热运动平均动能的标志．
2．知道分子间的相互作用力，掌握分子间作用力的特点．
3．知道分子的势能，分子的势能跟物体的体积有关．
4．知道内能是物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．
第二节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
学习目标
课前自主学案
一、分子的动能 温度
1．分子动能：物体的分子由于______而具有的能，叫做分子的动能．
2．分子平均动能：分子平均动能是物体里所有分子动能的_________．
运动
平均值
3．温度：温度是物体分子热运动__________的标志．温度越高，表示分子热运动的平均动能越______，温度越低，表示分子热运动的平均动能越_______．
平均动能
大
小
二、分子间的相互作用
1．扩散现象和布朗运动不但说明了分子在永不停息的做无规则的热运动，同时也说明分子之间有_________．
2．分子间的引力和斥力______存在，实际表现的分子力是引力和斥力的________．
空隙
同时
合力
3．分子力与分子距离的关系
(1)分子间的引力和斥力都随着距离r的增大而___
____，随分子间距离r的减小而______，但_____变化快．
(2)当分子距离r＝r0时，引力_____斥力，分子力为__.此时分子距离的数量级为______m．当分子距离r＜r0时，引力______斥力；当分子距离r＞r0时，引力______斥力，当分子距离r＞10r0时，引力和斥力都很小，分子力可以忽略．
减
小
增大
斥力
等于
0
10－10
小于
大于
三、分子势能
1．分子势能：由于分子间存在着相互作用力，所以分子具有由分子间相对位置决定的能，叫_____
______．
2．影响分子势能大小的因素
(1)微观上：分子势能的大小与分子_______有关；
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的_____有关．
(3)气体的分子势能可以忽略．
分子
势能
距离
体积
四、内能
1．定义：物体内所有分子的分子动能和分子势能之和，叫做物体的_______．
2．决定因素
(1)与物体的______有关，温度越高，分子平均动能越____，物体的内能越______．
内能
温度
大
大
(2)与物体的______有关，体积变化，分子势能_____，物体的内能______．
(3)与物质的量(分子总数)有关，物质的量越大，物体的内能__________．
体积
变化
变化
越大
核心要点突破
一、对分子间作用力的理解
1．分子力：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，这两个力的合力即为所表现出的分子间的作用力．
2．分子力的特点
分子间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子间距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化得更“快”一些．
(1)分子间距为r0时并不是分子间没有引力和斥力；而是分子间的引力和斥力大小相等，合力为零．
(2)当分子间距离r＜r0时，r减少时分子间的引力和斥力同时增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此时分子间呈现出相互的斥力作用(此时引力仍然存在)．
(3)当分子间距离r＞r0时，r增大时分子间的引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些，故引力大于斥力，此时分子间呈现出相互的引力作用(此时斥力仍然存在)．
分子间同时存在着引力和斥力，有时表现为引力，有时表现为斥力．分子力的变化可以借助于图象来反映，如图1－2－1所示，斥力用正值表示，引力用负值表示．F为斥力和引力的合力，即分子力．F为正值时，表示合力为斥力；F为负值时，表示合力为引力．
图1－2－1
分子斥力和分子引力都随分子间距离增大而减少，但分子斥力的变化较快，分子引力的变化较慢．因此，当距离r＜r0时，分子力表现为斥力；当距离r＞r0时，分子力表现为引力；当距离r＝r0时，分子力为零．
特别提醒：
(1)分子之间发生相互作用力的距离很短，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，可认为分子之间的作用力为零．
(2)分子间的相互作用力并不是一种基本力，而是一种极其复杂的力．它们是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的．
二、分子距离、分子力做功跟分子势能变化的关系
分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关. 分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关．
1．当分子间的距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的增大而增大．
2．当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的减小而增大．
3.如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，从此位置逐渐靠近到r＝r0的位置阶段，分子力表现为引力，引力做正功，分子势能减小．在r＝r0位置，分子势能具有最小值(负值)．
三、物体的内能
1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能，也叫做物体的热力学能．
2．任何物体都具有内能：因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成的．
3．决定物体内能的因素
(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、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．
4．物体的内能和机械能的区别
内能与机械能是两个不同的物理概念．内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能，物体的内能是由它的分子数目、温度、体积决定的；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素是由物体的质量、速度及相对位置决定的．物体具有内能的同时又具有机械能．
物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用．
课堂互动讲练
当氢气和氧气的质量和温度都相同时，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
【精讲精析】 温度是气体分子平均动能的标志，氢气和氧气的温度相等，故这两种气体分子的平均动能相等，A正确；而这两种气体分子的质量是不相等的，在平均动能相等的情况下，质量大的分子，其分子平均速率反而小，B项正确，D项错误；
分子的总动能不仅仅与分子的平均动能有关，还与分子的个数有关，这两种气体的总质量相等，但氢气的摩尔质量小，所含的分子数目多，因此，氢气分子热运动的总动能更大些，C项错误．本题正确答案是A、B.
【答案】 AB
【方法总结】
(1)只要温度相同，分子的平均动能就相同，而不必区分是何种物质、处于什么状态；
(2)要分清分子平均动能和分子平均速率两个概念，不同的物质平均动能相等时，平均速率并不一定相同．
变式训练1 关于分子的热运动，下列说法中正确的是( )
A．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
B．当温度降低时，物体内每一个分子热运动的速率一定都减小
C．当温度升高时，物体内分子热运动的平均动能必定增大
D．当温度降低时，物体内分子热运动的平均动能也可能增大
解析：选C.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但并不是每个分子热运动的速率都增大，个别分子的速率甚至有可能减小．
(2011年武汉调研)两个分子从相距较远(分子力忽略)开始靠近，直到不能再靠近的过程中( )
A．分子力先做负功后做正功
B．分子力先做正功后做负功
C．分子间的引力和斥力都增大
D．两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快
【精讲精析】 两个分子由远及近时，分子力先做正功后做负功．当分子间距离等于 r0时，引力和斥力恰好相等，分子处于平衡状态；物体被压缩时，分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，结果斥力大于引力；物体受拉伸时，分子间引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，结果引力大于斥力．
【答案】 BCD
【方法总结】 分子力做功正负的判断：要画出分子受的力，要注意判断清楚是引力还是斥力，然后依分子间距离的变化画出位移方向，最后由力的方向与位移方向的关系决定功的正负．若同向，做正功；若反向，做负功．
变式训练2 关于分子间的作用力，下列说法正确的有(r0为分子的平衡位置)( )
A．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力
B．两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力
C．两个分子间距离由较远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，为引力
D．两个分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减少，分子力表现为斥力
解析：选CD.当r＞r0时引力和斥力的合力表现为引力，而当r＜r0时合力表现为斥力，所以选项A、B均不正确；分子间距离r＝r0时，合力等于0，而当r＞r0时表现为引力，且r很大即两个分子较远时，分子间相互作用力亦趋于0，可知由较远至r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，即C选项正确；而分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0时，分子间的引力和斥力都逐渐减小，分子力表现为斥力，故D选项正确．
1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法中正确的是( )
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
【精讲精析】 温度是分子平均动能的标志，在相同的温度下，分子的平均动能相同．又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，因而要克服分子引力做功，使分子势能增加，即100 ℃的水的内能小于100 ℃的水蒸气的内能，故D正确．
【答案】 AD
【规律总结】 从宏观上看，物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定；从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子的平均动能和分子势能三个因素决定．
变式训练3 质量相同的100 ℃的水与100 ℃的水蒸气，它们之间的异同是( )
A．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能相同
B．分子数不相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
C．分子数不相同，分子的平均动能不相同，分子势能相同
D．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
解析：选D.质量相同的水和水蒸气，物质的量相同，故分子数相同；温度相同，故分子的平均动能相同；分子间距离不同，故分子势能不同，只有D项正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用
第二节 物体的内能
学习目标：
1.知道分子的动能，知道温度是物体分子热运动平均动能的标志．
2．知道分子间的相互作用力，掌握分子间作用力的特点．
3．知道分子的势能，分子的势能跟物体的体积有关．
4．知道内能是物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．
第二节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
学习目标
课前自主学案
一、分子的动能 温度
1．分子动能：物体的分子由于______而具有的能，叫做分子的动能．
2．分子平均动能：分子平均动能是物体里所有分子动能的_________．
运动
平均值
3．温度：温度是物体分子热运动__________的标志．温度越高，表示分子热运动的平均动能越______，温度越低，表示分子热运动的平均动能越_______．
平均动能
大
小
二、分子间的相互作用
1．扩散现象和布朗运动不但说明了分子在永不停息的做无规则的热运动，同时也说明分子之间有_________．
2．分子间的引力和斥力______存在，实际表现的分子力是引力和斥力的________．
空隙
同时
合力
3．分子力与分子距离的关系
(1)分子间的引力和斥力都随着距离r的增大而___
____，随分子间距离r的减小而______，但_____变化快．
(2)当分子距离r＝r0时，引力_____斥力，分子力为__.此时分子距离的数量级为______m．当分子距离r＜r0时，引力______斥力；当分子距离r＞r0时，引力______斥力，当分子距离r＞10r0时，引力和斥力都很小，分子力可以忽略．
减
小
增大
斥力
等于
0
10－10
小于
大于
三、分子势能
1．分子势能：由于分子间存在着相互作用力，所以分子具有由分子间相对位置决定的能，叫_____
______．
2．影响分子势能大小的因素
(1)微观上：分子势能的大小与分子_______有关；
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的_____有关．
(3)气体的分子势能可以忽略．
分子
势能
距离
体积
四、内能
1．定义：物体内所有分子的分子动能和分子势能之和，叫做物体的_______．
2．决定因素
(1)与物体的______有关，温度越高，分子平均动能越____，物体的内能越______．
内能
温度
大
大
(2)与物体的______有关，体积变化，分子势能_____，物体的内能______．
(3)与物质的量(分子总数)有关，物质的量越大，物体的内能__________．
体积
变化
变化
越大
核心要点突破
一、对分子间作用力的理解
1．分子力：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，这两个力的合力即为所表现出的分子间的作用力．
2．分子力的特点
分子间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子间距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化得更“快”一些．
(1)分子间距为r0时并不是分子间没有引力和斥力；而是分子间的引力和斥力大小相等，合力为零．
(2)当分子间距离r＜r0时，r减少时分子间的引力和斥力同时增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此时分子间呈现出相互的斥力作用(此时引力仍然存在)．
(3)当分子间距离r＞r0时，r增大时分子间的引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些，故引力大于斥力，此时分子间呈现出相互的引力作用(此时斥力仍然存在)．
分子间同时存在着引力和斥力，有时表现为引力，有时表现为斥力．分子力的变化可以借助于图象来反映，如图1－2－1所示，斥力用正值表示，引力用负值表示．F为斥力和引力的合力，即分子力．F为正值时，表示合力为斥力；F为负值时，表示合力为引力．
图1－2－1
分子斥力和分子引力都随分子间距离增大而减少，但分子斥力的变化较快，分子引力的变化较慢．因此，当距离r＜r0时，分子力表现为斥力；当距离r＞r0时，分子力表现为引力；当距离r＝r0时，分子力为零．
特别提醒：
(1)分子之间发生相互作用力的距离很短，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，可认为分子之间的作用力为零．
(2)分子间的相互作用力并不是一种基本力，而是一种极其复杂的力．它们是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的．
二、分子距离、分子力做功跟分子势能变化的关系
分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关. 分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关．
1．当分子间的距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的增大而增大．
2．当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离的减小而增大．
3.如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，从此位置逐渐靠近到r＝r0的位置阶段，分子力表现为引力，引力做正功，分子势能减小．在r＝r0位置，分子势能具有最小值(负值)．
三、物体的内能
1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能，也叫做物体的热力学能．
2．任何物体都具有内能：因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成的．
3．决定物体内能的因素
(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、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．
4．物体的内能和机械能的区别
内能与机械能是两个不同的物理概念．内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能，物体的内能是由它的分子数目、温度、体积决定的；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素是由物体的质量、速度及相对位置决定的．物体具有内能的同时又具有机械能．
物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用．
课堂互动讲练
当氢气和氧气的质量和温度都相同时，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
【精讲精析】 温度是气体分子平均动能的标志，氢气和氧气的温度相等，故这两种气体分子的平均动能相等，A正确；而这两种气体分子的质量是不相等的，在平均动能相等的情况下，质量大的分子，其分子平均速率反而小，B项正确，D项错误；
分子的总动能不仅仅与分子的平均动能有关，还与分子的个数有关，这两种气体的总质量相等，但氢气的摩尔质量小，所含的分子数目多，因此，氢气分子热运动的总动能更大些，C项错误．本题正确答案是A、B.
【答案】 AB
【方法总结】
(1)只要温度相同，分子的平均动能就相同，而不必区分是何种物质、处于什么状态；
(2)要分清分子平均动能和分子平均速率两个概念，不同的物质平均动能相等时，平均速率并不一定相同．
变式训练1 关于分子的热运动，下列说法中正确的是( )
A．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
B．当温度降低时，物体内每一个分子热运动的速率一定都减小
C．当温度升高时，物体内分子热运动的平均动能必定增大
D．当温度降低时，物体内分子热运动的平均动能也可能增大
解析：选C.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但并不是每个分子热运动的速率都增大，个别分子的速率甚至有可能减小．
(2011年武汉调研)两个分子从相距较远(分子力忽略)开始靠近，直到不能再靠近的过程中( )
A．分子力先做负功后做正功
B．分子力先做正功后做负功
C．分子间的引力和斥力都增大
D．两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快
【精讲精析】 两个分子由远及近时，分子力先做正功后做负功．当分子间距离等于 r0时，引力和斥力恰好相等，分子处于平衡状态；物体被压缩时，分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，结果斥力大于引力；物体受拉伸时，分子间引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，结果引力大于斥力．
【答案】 BCD
【方法总结】 分子力做功正负的判断：要画出分子受的力，要注意判断清楚是引力还是斥力，然后依分子间距离的变化画出位移方向，最后由力的方向与位移方向的关系决定功的正负．若同向，做正功；若反向，做负功．
变式训练2 关于分子间的作用力，下列说法正确的有(r0为分子的平衡位置)( )
A．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力
B．两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力
C．两个分子间距离由较远逐渐减小到r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，为引力
D．两个分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0的过程中，引力和斥力都同时减少，分子力表现为斥力
解析：选CD.当r＞r0时引力和斥力的合力表现为引力，而当r＜r0时合力表现为斥力，所以选项A、B均不正确；分子间距离r＝r0时，合力等于0，而当r＞r0时表现为引力，且r很大即两个分子较远时，分子间相互作用力亦趋于0，可知由较远至r＝r0的过程中，分子力先增大，后减小，即C选项正确；而分子间距离由极小逐渐增大到r＝r0时，分子间的引力和斥力都逐渐减小，分子力表现为斥力，故D选项正确．
1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法中正确的是( )
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
【精讲精析】 温度是分子平均动能的标志，在相同的温度下，分子的平均动能相同．又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，因而要克服分子引力做功，使分子势能增加，即100 ℃的水的内能小于100 ℃的水蒸气的内能，故D正确．
【答案】 AD
【规律总结】 从宏观上看，物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定；从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子的平均动能和分子势能三个因素决定．
变式训练3 质量相同的100 ℃的水与100 ℃的水蒸气，它们之间的异同是( )
A．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能相同
B．分子数不相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
C．分子数不相同，分子的平均动能不相同，分子势能相同
D．分子数相同，分子的平均动能相同，分子势能不相同
解析：选D.质量相同的水和水蒸气，物质的量相同，故分子数相同；温度相同，故分子的平均动能相同；分子间距离不同，故分子势能不同，只有D项正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
点此进入课件目录
按ESC键退出全屏播放
谢谢使用