辽宁省大连市高中物理 第7章 分子动理论 7.5 内能课件 新人教版选修3-3

1、知识回顾知识回顾1. 平衡态与状态参量平衡态与状态参量 热力学系统的平衡态是热力学系统的平衡态是一种动态平衡，它是一种理一种动态平衡，它是一种理想状况，想状况， 描述系统状态的物理描述系统状态的物理量极为状态参量。量极为状态参量。2. 热平衡与温度 热平衡定律：如果两个系统分别于热平衡定律：如果两个系统分别于第三个系统达到热平衡，那么这两个系第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论便是热平衡定律。论便是热平衡定律。 如果两个系统具有某种如果两个系统具有某种“共同共同”性质，性质，我们就说这两个系统达到了热平衡。我们就说这两个系统达

2、到了热平衡。 在初中物理中，我们将温度定义为在初中物理中，我们将温度定义为“表示物体冷热程度的物理量表示物体冷热程度的物理量”，根据，根据热平衡定律，我们可以看出，温度是决热平衡定律，我们可以看出，温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量。衡状态的物理量。3. 温度计与温标 我们测量室内外温度，体温都需要用我们测量室内外温度，体温都需要用到温度计，它。根据到温度计，它。根据“一切互为热平衡的一切互为热平衡的系统都具有相同的温度系统都具有相同的温度”这一原理。这一原理。 为了表示出物体温度的数值，对温度为了表示出物体温度的数值，对温度零点、分度方

3、法所做的规定，就是温标。零点、分度方法所做的规定，就是温标。生活中常见的有摄氏温标、华氏温标等。生活中常见的有摄氏温标、华氏温标等。导入新课导入新课 宏观上物体存在宏观上物体存在着动能，那么分子之着动能，那么分子之间是否存在呢？间是否存在呢？ 宏观物体存在宏观物体存在着势能，分子之间着势能，分子之间是否也存在势能？是否也存在势能？ 分子的动能和分子的动能和势能与宏观物体的势能与宏观物体的动能和势能是不是动能和势能是不是有什么必然的联系有什么必然的联系呢？呢？第七章第七章 分子动理论分子动理论第第 五五 节节 内内 能能教学目标教学目标1.知识与能力知识与能力知道分子热运动的知道分子热运动的动能

4、动能和温度有关，且和温度有关，且温温度度是分子热运动平均动能的标志。是分子热运动平均动能的标志。知道什么是分子知道什么是分子势能势能，且分子势能和物体的，且分子势能和物体的体积体积有关。有关。知道什么是知道什么是内能内能，且内能与，且内能与温度和体积温度和体积有关。有关。能够区分能够区分内能和机械能内能和机械能。了解分子动能和势能，并知道影响他们了解分子动能和势能，并知道影响他们的因素。的因素。区分内能和机械能。区分内能和机械能。注重理论联系实际，善于观察，勇于探索，注重理论联系实际，善于观察，勇于探索，勤于思考，养成良好的学习习惯。勤于思考，养成良好的学习习惯。注意锻炼自己的表达能力和逻辑思

5、维能力，注意锻炼自己的表达能力和逻辑思维能力，更好的研究所学内容。更好的研究所学内容。2.过程与方法过程与方法3.情感态度与价值观情感态度与价值观教学重难点教学重难点重点重点温度为分子平均动能的标志。温度为分子平均动能的标志。分子势能由分子间相对位置决定。分子势能由分子间相对位置决定。内能与机械能有区别。内能与机械能有区别。难点难点分子势能随分子间距离的变化情况。分子势能随分子间距离的变化情况。本节导航本节导航1.分子动能分子动能2.分子势能分子势能3.内能内能1.分子动能分子动能 由分子动理论可知，物体是由大量分子由分子动理论可知，物体是由大量分子组成的，组成物体的分子在永不停息的做无组成的

6、，组成物体的分子在永不停息的做无规则运动，所以每个分子都具备动能。规则运动，所以每个分子都具备动能。 像一切运动着的宏观物体像一切运动着的宏观物体具有动能一样，做热运动的分具有动能一样，做热运动的分子也有动能，这种动能就是子也有动能，这种动能就是分分子动能子动能。名词解释名词解释 构成物体的分子是大量的，它们做分构成物体的分子是大量的，它们做分子热运动的速率是大小不一的，因此我们子热运动的速率是大小不一的，因此我们不能保证每个分子的动能都相等，有的特不能保证每个分子的动能都相等，有的特别大，有的特别小，这样，我们研究分子别大，有的特别小，这样，我们研究分子动能就比较不利，但绝大多数分子都具有动

7、能就比较不利，但绝大多数分子都具有一个相对集中的速度，也就是我们所要研一个相对集中的速度，也就是我们所要研究的分子，研究单个分子意义不大，因为究的分子，研究单个分子意义不大，因为其毫无规则可言。其毫无规则可言。 我们所关心的是组成系统的大量分子我们所关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的性质，单个分子并不能反整体表现出来的性质，单个分子并不能反映出分子的整体特性，因此我们也不研究映出分子的整体特性，因此我们也不研究单个分子的动能大小，也没有办法研究，单个分子的动能大小，也没有办法研究，我们注重的是所有分子的动能的平均值，我们注重的是所有分子的动能的平均值，这个平均值被我们称为是分子热运动的平

8、这个平均值被我们称为是分子热运动的平均动能。均动能。 从宏观角度看：温度是描述物体冷从宏观角度看：温度是描述物体冷热程度的物理量。热程度的物理量。 从微观方面：温度是描述物体大量从微观方面：温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。分子无规则运动剧烈程度的物理量。 温度是分子热运动温度是分子热运动平均动能的标志。平均动能的标志。 温度是大量分子热运动的宏观表现，温度是大量分子热运动的宏观表现，对于单个分子来说温度是没有意义的，因此对于单个分子来说温度是没有意义的，因此不能说温度升高，某个分子动能增大。不能说温度升高，某个分子动能增大。 温度是大量分子无规则热运动的平均温度是大量分子无规

9、则热运动的平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，也有大，但并不是每个分子的动能都增大，也有可能减小。可能减小。 同一温度下，不同物质分子的平均同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同，但不能说分子的平均速率完动能都相同，但不能说分子的平均速率完全相同。全相同。 通过我们学习的扩散现象和通过我们学习的扩散现象和布朗运动我们可以看出，温度升布朗运动我们可以看出，温度升高时分子的无规则热运动加剧，高时分子的无规则热运动加剧，因此，综合我们刚刚学习的，温因此，综合我们刚刚学习的，温度升高，分子热运动的平均动能度升高，分子热运动

10、的平均动能增大，同样也反映出温度是分子增大，同样也反映出温度是分子热运动的平均动能的标志。热运动的平均动能的标志。2.分子势能 将杠铃举起将杠铃举起地面后，系统就地面后，系统就有了势能有了势能 将弓拉满后，将弓拉满后，系统具有了势能系统具有了势能 经过我们的学习，我们知道分经过我们的学习，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间也存在势能，它们力，所以分子间也存在势能，它们的势能也是由分子间的相对位置决的势能也是由分子间的相对位置决定的。定的。r0rr0 当当r=r0时，弹簧处于时，弹簧处于原长状态，弹性势能为原长状态，弹性势能为零。零。 当当rr0

11、时，弹簧处于时，弹簧处于拉伸状态，继续拉伸，弹拉伸状态，继续拉伸，弹性势能增大。性势能增大。 当当rr0时，时，分子引力和斥力也随距分子引力和斥力也随距离的增大而减小，但是离的增大而减小，但是引力减小的快，所以分引力减小的快，所以分子力表现为引力，子力表现为引力，r=r0时，分子引力和斥力是时，分子引力和斥力是相等的，分子力为零。相等的，分子力为零。 我们可以看出，分子力的变化和我们可以看出，分子力的变化和分子间距离的关系比较复杂，因此分分子间距离的关系比较复杂，因此分子势能和分子间距离的关系也是相当子势能和分子间距离的关系也是相当复杂，我们知道，分子势能是与分子复杂，我们知道，分子势能是与分

12、子之间的相对位置有关系的，我们可以之间的相对位置有关系的，我们可以根据分子力的坐标图试着作出分子势根据分子力的坐标图试着作出分子势能的坐标图。能的坐标图。 分子势能是由分子势能是由分子间相对位置决分子间相对位置决定的，当分子间距定的，当分子间距离发生变化时，就离发生变化时，就要克服分子力做功，要克服分子力做功，从而引起分子势能从而引起分子势能的变化。的变化。 .当当rr0时，时，分子间作用力很小，分子间作用力很小，可以忽略，可认为可以忽略，可认为分子间没有相互作分子间没有相互作用，此时的分子势用，此时的分子势能为零。能为零。 .当当rr0时，时，分子力表现为引力，分子力表现为引力，增大分子间距

13、离，增大分子间距离，克服分子力做功，克服分子力做功，分子势能增大。分子势能增大。 .当当rr0,此时分子力随距离的增大此时分子力随距离的增大先增大后减小，势能随距离的先增大后减小，势能随距离的增大而增大，故增大而增大，故A错误，错误，B错错误；分子力表现为斥力，即误；分子力表现为斥力，即rr0,此时分子力随距离的增大此时分子力随距离的增大而减小，势能随距离的增大而而减小，势能随距离的增大而减小，故减小，故C正确，正确，D错误。错误。课堂练习课堂练习 1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A. 温度低的物体内能小温度低的物体内能小B. 温度低的物体分子平均动能小温度低的物体分子平均动能小C

14、. 温度低的物体内分子运动的平均速率小温度低的物体内分子运动的平均速率小D. 物体做加速运动时速度越来越大，物体内分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子的平均动能也越来越大B解析解析 内能是由温度和体积共同决定的，所以内能是由温度和体积共同决定的，所以只是温度低并不能说内能一定小，但分子的只是温度低并不能说内能一定小，但分子的平均动能一定小，平均动能一定小，A错误，错误，B正确；温度是正确；温度是分子平均动能的标志，但和分子的速率无关，分子平均动能的标志，但和分子的速率无关，C错误；平均动能是由温度决定的，和分子错误；平均动能是由温度决定的，和分子速度无关，速度无关，

15、D错误。错误。2. 物体内能增加了物体内能增加了20J，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（ ）A. 一定是外界对物体做了一定是外界对物体做了20J 的功的功B. 一定是物体吸收了一定是物体吸收了20J的热量的热量C. 一定是分子动能增加了一定是分子动能增加了20JD. 物体的分子平均动能可能不变物体的分子平均动能可能不变D 改变物体内能方式有两种，做功和热传递，改变物体内能方式有两种，做功和热传递，物体内能增加物体内能增加20J，可能是单纯的做，可能是单纯的做20J的功或的功或单纯的热传递单纯的热传递20J，但也可能是做功和热传递，但也可能是做功和热传递一共一共20J，所以，所以A错误，错

16、误，B错误，错误，C错误，若是错误，若是做功做功20J使内能增加，那么温度不变，分子的使内能增加，那么温度不变，分子的平均动能有可能不变，平均动能有可能不变，D正确。正确。解析解析 3. 氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（分子势能的情况下，下列说法正确的是（ ）A. 氧气的内能较大氧气的内能较大B. 氢气的内能较大氢气的内能较大C. 两者的内能相等两者的内能相等D. 氢气分子的平均速率大氢气分子的平均速率大BD解析解析 氢气与氧气的温度相同，分子的平均动氢气与氧气的温度相同，分子的平均动能相同，由于氧分子质量比氢分子质量

17、大，能相同，由于氧分子质量比氢分子质量大，所以氢分子平均速率大，又因为两种气体总所以氢分子平均速率大，又因为两种气体总质量相等，氢分子质量比氧分子质量小，所质量相等，氢分子质量比氧分子质量小，所以氢分子数大于氧分子数，氢气的分子动能以氢分子数大于氧分子数，氢气的分子动能总和大于氧气分子的动能总和，由于气体分总和大于氧气分子的动能总和，由于气体分子间距较大，不计较分子势能，所以氢气内子间距较大，不计较分子势能，所以氢气内能更大，答案为能更大，答案为BD。问题与练习问题与练习 1. 弹簧无压缩也无伸长时，即弹簧无形弹簧无压缩也无伸长时，即弹簧无形变时，系统的弹性势能最小。变时，系统的弹性势能最小。

18、 如果把弹簧拉长，放开时弹力做正功，小如果把弹簧拉长，放开时弹力做正功，小球的运动使系统的势能减小。如果把弹簧压缩，球的运动使系统的势能减小。如果把弹簧压缩，放开时弹力做正功，小球的运动系统的势能也减放开时弹力做正功，小球的运动系统的势能也减小。因为不论弹簧被拉长释放还是压缩释放，弹小。因为不论弹簧被拉长释放还是压缩释放，弹簧都将要恢复到原长的状态（即势能最小的状簧都将要恢复到原长的状态（即势能最小的状态）。如果系统不受外力，处于稳定状态，则系态）。如果系统不受外力，处于稳定状态，则系统的势能可以任意定，一般定为零。统的势能可以任意定，一般定为零。 2.如果以无穷远处的电势能为如果以无穷远处的电势能为0，当两个同种，当两个同种电荷由无穷远处逐渐靠近的过程中，电荷要克服电荷由无穷远处逐渐靠近的过程中，电荷要克服两者间斥力做功，即电场力做负功，电势能逐渐两者间斥力做功，即电场力做负功，电势能逐渐增大，由于无穷远处的电势能为零，因此，当两增大，由于无穷远处的电势能为零，因此，当两个同种电荷的距离为个同种电荷的距离为r时，电势能是正值，它们的时，电势能是正值，它们的运动趋势将使系统的