2012【优化方案】精品课件：鲁科物理选修3-3第1章第3节

(共42张PPT)
第3节　温度与内能
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第3节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.了解分子的动能，分子的平均动能，认识温度是分子平均动能的标志．
2．知道分子势能跟物体的体积有关，了解分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律．
3．理解内能的概念，知道改变物体内能的两种方式．
重点难点：1.理解分子平均动能与温度的关系，理解分子势能和分子间距的关系．
2．掌握内能的概念及其决定因素，知道改变内能的两种方式．
课前自主学案
一、温度与分子平均动能
1．分子动能：分子由于做______所具有的动能．
2．平均动能：大量分子动能的______．
3．温度与平均动能的关系
(1)温度升高，分子的平均动能____；温度降低，分子的平均动能____．
(2)分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成____．
(3)温度的微观本质：温度是物体内分子热运动________的标志．
热运动
平均值
增加
减小
正比
平均动能
思考感悟
1．高温物体的分子动能一定大于低温物体的分子动能吗？
提示：不一定．温度是分子平均动能的标志．
二、分子势能
1．由于分子间存在着______，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能．
2．物体的体积变化时，分子间距离发生变化，分子势能随着发生变化，可见分子势能跟物体的_____有关系．
分子力
体积
思考感悟
2．体积增大时，物体的内能一定增大吗？
提示：不一定．当分子间距离r>r0时，物体的体积增大，分子力做负功，分子势能增大，当r三、物体的内能
1．所有分子热运动的____和________的总和，叫做物体的内能，对于给定的物体，其内能大小跟物体的质量、____和____有关．
2．做功和热传递是改变物体内能的两种途径．
通过做功改变物体的内能时，内能的变化量可以用__________来量度．
3．通过热传递而改变物体的内能时，内能的变化由____来量度．
动能
分子势能
温度
体积
做功的多少
热量
核心要点突破
一、对温度和分子平均动能的理解
1．对温度的理解
(1)宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量．
②与热平衡的关系：一处于热平衡的系统内部各部分的温度相同；两系统达到热平衡后，两系统的温度相同．
(2)微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志 .
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的．
2．分子的平均动能
(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能．
(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质的分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同．
特别提醒：物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大．
二、分子势能和分子间距的关系
　分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做功情况有关．
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距离的增大而增大．
2．当分子间的距离r3．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，分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图1－3－1所示的曲线表示．从图线上看出，当r＝r0时，分子势能最小．
图1－3－1
特别提醒：(1)分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能随弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加．
(2)当r＝r0时，分子势能最小．而不是分子势能为零．
三、对物体内能的理解
1．物体的内能
(1)概念
物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．
(2)决定因素
①从微观上看，物体内能的大小由组成物质的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．
②从宏观上看，物体内能的大小由物体的物质的质量、温度和体积三个因素决定．
特别提醒：对理想气体来说，分子间距离较大．分子间的相互作用力可忽略，分子间没有分子势能所以理想气体的内能只同物体物质的量和温度决定，与体积无关．
2．改变内能的两种方式
(1)做功
做功改变物体的内能体现了其他形式的能和内能之间的转化．功是能量转化的量度．
在无热交换时，外界对物体做了多少功(指改变物体内能的这部分功，不包括改变物体机械能的那部分功)，物体的内能就增加多少，反之，物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少．
(2)热传递
热传递的过程就是物体间或同一物体的不同部分间内能的转移过程．热传递方向是内能从高温物体传给低温物体，但高温物体内能不一定比低温物体内能大．在物体做功为零时，放出多少热，物体的内能就减少多少；吸收多少热，物体的内能就增加多少．
(3)做功和热传递在改变物体内能上是等效的
做功和热传递虽有本质区别，但在改变物体内能上是等效的．热量和功都是过程量，热量是量度内能转移的过程量，功是量度内能转化的过程量．热量不是内能，也不是温度，判断物体内能是否发生变化，应从两种途径综合考虑．
3．内能和机械能的区别与联系
项目 内能 机械能
对应的运动形式 热运动 机械运动
决定因素 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)
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
特别提醒：研究热现象时，一般不考虑机械能，但在机械运动中有摩擦时存在内能与机械能的相互转化，这时要考虑内能．
课堂互动讲练
对温度的微观本质的理解
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
例1
【思路点拨】　温度是分子热运动平均动能的标志．
【精讲精析】　温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义，温度升高，分子平均动能增大，但某些分子的动能可能减小．故A、B、C错误．D正确．
【答案】　D
【方法总结】　(1)温度是分子平均动能的标志，反映的是大量分子的统计规律．
(2)温度与某一个分子的动能无关．
(3)分子的平均速率不能准确反映物体的温度．
变式训练1　有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气，则(　　)
A．两瓶中每个分子运动的动能都相等
B．两瓶中分子运动的总动能相等
C．氢气内部分子的总动能大于氧气内部分子的总动能
D．氢气内部分子的总动能小于氧气内部分子的总动能
解析：选C.温度相同分子平均动能相等，但分子的总动能还与分子数目有关，氢气分子数多，故氢气的分子总动能大；当温度相同时，每个分子的动能未必相等．
下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是(　　)
分子势能的理解
例2
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
【精讲精析】　当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错．当分子力表现为斥力时，分子间距离r【答案】　C
【方法总结】　此类问题可以从分子力做功的角度进行分析，也可以由分子势能与分子间距离的关系的图线进行分析．
变式训练2如图1－3－2所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是(　　)
图1－3－2
A．当rB．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
解析：选AC.当rr0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力由引力减小为零，分子势能也减小到最小；当r→∞时，引力做负功，分子势能逐渐增大．
下列说法正确的是(　　)
A．分子的动能与分子势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
对内能的理解
例3
【思路点拨】　(1)单个分子无内能可言．
(2)内能与宏观的机械能无关．
(3)温度与宏观运动的动能无关．
【自主解答】　内能是指物体的，单个分子无内能可言，选项A是错误的．物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物质的体积决定，所以选项B也是错误的．物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的．物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的．
【答案】　D
【方法总结】　单个分子无内能可言，内能与宏观的动能无关．物体的内能与物质的量、温度、体积和物质的存在状态都有关，考虑物体内能时一定要综合考虑．
变式训练3　关于物体的内能变化，下列说法中正确的是(　　)
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
解析：选C.物体内能变化应综合考虑做功和热传递两种方式，A、B只考虑到一种方式，所以A、B错误；物体放热同时对外做功，内能一定减少，D错误．故应选C.
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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