高中物理第七章分子动理论第5节内能导学案新人教版选修3-31

高中物理第七章分子动理论第5节内能导学案新人教版选修3-31

5 内能 内容 要求 分子动能 知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平 均动能的标志。 分子势能 知道什么是分子势能，知道改变分子间的距离分子力要做功， 因而分子势能发生变化；知道分子势能跟物体的体积有关。 内能 知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关，能够区 别内能与机械能。 2011 年 11 月 1 日 5 时 58 分，神舟八号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，11 月 3 日 又与天宫一号成功对接，这一喜讯激励了国人，震撼了世界。如图所示是火箭发射离地的过 程，火箭加速上升的过程中，速度逐渐增大，高度逐渐升高。有的同学说，由于火箭速度增 大，所以组成火箭的每个分子动能也在增大；火箭升高具有较大的势能，因此分子也具有较 大的势能。这种说法对吗？ 提示：不对。因为分子动能与分子势能跟火箭的机械运动情况无关。 一、分子动能 1．定义：做________的分子所具有的动能叫分子动能。 2．分子的平均动能 (1)定义：物体内所有分子的动能的________叫做分子的平均动能。 (2)决定因素：______是物体分子热运动平均动能的标志。 思考 1：同一温度下，不同物质(如：空气、水、铁块、木头等)平均动能都相同吗？平 均速率呢？ 二、分子势能 1．定义：由于分子间存在着______力，因此分子组成的系统也存在着由分子间的 __________决定的势能，这种势能叫做分子势能。 2．决定因素 (1)微观上：分子势能的大小由分子间__________决定。 (2)宏观上：分子势能的大小与物体的______有关。 3．变化规律 (1)当分子间距离 r＞r0 时，分子间的作用力表现为引力，分子间距离增大时，分子力 做____功，因此分子势能随分子间距离的增大而______。 (2)当分子间距离 r＜r0 时，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离减小时，分子力 做____功，因此分子势能随分子间距离的减小而______。 思考 2：当物体的体积增大时，分子势能一定增大吗？ 三、内能 1．定义：物体中所有分子的热运动______与__________的总和，叫做物体的内能。 2．特点：组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以______物体都具有内能。 3．决定因素 (1)微观因素：物体内能的大小由组成物体的______个数、分子热运动的__________和 分子间的______三个因素决定。 (2)宏观因素：物体内能的大小由物体所含物质的多少即__________、______和______ 三个因素决定。 思考 3：物体运动越来越快，其内能是否发生变化？ 答案：一、1.热运动 2．(1)平均值 (2)温度 思考 1 提示：平均动能相同，平均速率不一定相同。 二、1.分子 相互位置 2．(1)相互位置 (2)体积 3．(1)负 增大 (2)负 增大 思考 2 提示：不一定。例如相同质量的 0 ℃的水与 0 ℃的冰，冰的体积增大，但水的分子势 能大于冰的分子势能。 三、1.动能 分子势能 2．任何 3．(1)分子 平均动能 距离 (2)物质的量 温度 体积 思考 3 提示：物体的内能指的是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，物体运动越 来越快对应的是机械能，两者本质不同，可在一定条件下相互转化，故物体运动越来越快， 其内能有可能变化，也有可能不变。 一、对分子动能的理解 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。 (1)温度是分子平均动能的“标志”或者“量度”，温度只与物体内大量分子热运动的 统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系。 (2)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关。 二、分子势能跟分子间距离的关系 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(此时类似于被拉伸的弹簧)，分子间的作用力表现为引力， 分子间的距离增大时，克服分子力做功，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 rr0 范 围内)；有时体现为分子势能减小(在 rr0 时，分子间的作用力为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势 能增大。 (2)当 rmN>mH，所以有 vH>vN>vO。虽然它们的分子平均 动能相同，但在相同质量下，氢气的分子数目更多一些，所以在不计分子势能的情况下，氢 气的内能最大。 答案：氢气 氢气