分子热运动与内能

分子热运动与内能2019.10.12通过对本节课的学习，你能够：知道物质是由大量分子组成的了解改变物体内能的两种方法了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系了解热传递的概念：了解热量的概念概述!适用学科!初中物理II适用年级初中三年级适用区域:沪科版区域课时时长（分钟）2014-1扩散现象III!知识点II!知识点II3,物体的内能\4.改变内能的方式I1.知道物质是由大量分子组成的学习目标II2学习目标I|3.了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系|4.了解热传递的概念；了解热量的概念学习重点物质是由分子构成的；能用扩散现象解释自然现象学习难点内能概念的建立；改变物体内能的方法【知识导图】物质的构成学习过程外观相同的酒精和水，你能用最简单是方法将他们分辨出来吗？固体—一定的形状，—一定体积；液体—一定形状，—一定体积；气体—一定形状，—一定体积。（均填“有”或“没有”）二知识讲解知识点1微观模型一.分子模型定义：科学家把保持物质化学性质的最小微粒称为分子。分子大小：分子很小，一般分子直径的数量级为例如，水分爪子的直径约为4x10"%,若将水分子与乒乓球相比，他们的大小关系就好像乒乓球和地球之间的大小关系。物质是由大量分子组成的：也可想象成一个乒乓球内水分子的数目就相当于一个地球所能包容的乒乓球数目那么巨大。分子间有空隙：在一段封闭的玻璃管中注入水稻一般的位置，再将酒精倒入后封闭管II,反复颠倒管子，让水和酒精充分混合，可■发现混合后的总体积小于混合前的总体积。模型法：一些物质，我们看不见，摸不着，也无法通过其他的器官感觉到他们的存在，那我们如何让来认识和研究这些物质呢？科学家们采用了一种间接的研究方法，那就是先根据一些已有的现象和经验，提出一种结构模型的猜想，然后进行各种实验来手机证据并正式这种猜想，从而弄清物质的内部结构。例如：二.原子的核式结构模型1.原子及其结构（1）科学家发现分子是由更小的粒子组成的，并把这样的粒子成为原子。（2）原子是由位于原子中心的原子核和核外电子组成。电子带负电，原子核带正电，电子和原子核存在正、负电荷的吸引力。

（3）原子核由质子和中子构成，他们统称为核子。质子和中子都是由更小的夸克构成的。（4）原子的组成及带电情况课表示成：r质子（带正电）r原子核I原子I中子（带负电）核外电子（带负电，绕核高速运动）2.人类探索原子结构的历程粒子时间内容分子19世纪分子己经很小，那么它是否可以再分？早在19世纪就己经提出这样的问题。原子19世纪19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在，有的分子是由一个原子组成的，叫“单原子分子”；绝大部分分子是由多个原子组成的，叫“多原子分子”电子1897年英国物理学家汤姆生利用气体放电现象发现了电子原子核式结构1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心叫原子核，电子在核外绕着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样质子、中子20世纪初科学家在探索物质结构的过程中，又发现了原子核是由质子和中子构成的夸克20世纪60年代科学家再次发现了质子和中子都是由称为夸克的更小的微粒构成的［知识点2分子新1.现象研究事例原因打开香水瓶，满屋飘香香水散发出的分子跑到空气中，又进入人的鼻孔汤锅中放一勺盐，整锅汤都会有咸味实验分子在汤中扩散课本中红墨水在水中散开说明分子在不停地运动着2.探究归纳（1）分子处在永不停息的无规则运动中，气体、液体、固体分子都在不停地无规则运动。（2）分子运动是杂乱无章的、无规则的。（3）由于分子运动，某种物质逐渐进入到另外一种物质中的现象，叫扩散。无论是气体、液体还是固体都会发生扩散现象。二.分子间的相互作用1.认识分子间存在引力和斥力现象分析如右图所示，将两个铅柱的地面削平，然后紧紧地压在一起，2个铅块就会结合起来，甚至下•面吊一个重物都不能把他们拉开物体的分子之间存在着引力，分子间的引力使得固体和液体保持一定的体积，旦里面的分子不易散开用力挤压桌面，桌面没有发生明显的形变虽然分子之间有空隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力，由于斥力的存在，使得分子己经离得很近的固体和液体很雅被进一步压缩。将注射器捅中吸入一定量的水，用手指堵紧出1】，用力向下压活塞，注射器筒中的水没有明显的变化大量的事实和研究证明，分子间不仅存在吸引力，而且还存在排斥力。分子间的引力和斥力的关系：分子间同时存在引力和斥力。我们可以利用弹簧连着的小球之间的相互作用关系来类比分子间的作用力分子间距离关系分子间的作用力关系分析分子处于各自的平衡位置时引力等于斥力，分子间的作用力为0分子在平衡位置附近震动，相当于弹簧的自然伸长状态。分子间距离变小时引力小于斥力，分子间作用力表现为斥力相当于压缩弹簧分子间距离变大时引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力相当于拉伸弹簧分子间距离很大时分子间作用力十分微弱相当于弹簧拉断拓展延伸气体分子之间的距离很大时，分子间作用力十分微弱，可以说气体分子除了跟器壁碰撞和相互碰撞外，都在做匀速直线运动，能充满它所能达到的空间。因此气体没有一定的形状，没有一定的体积，且容易被压缩。知识点3内能(1)内能的定义问题探究：用类比的方法探究物体的内能运动的物体具有动能组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，分子具有动能一-一分子动能物体和地球之间有一定的距离，且它们之间有引力，物体具有重力势能分子之间有一定的距离，分子之间存在相互作用力，因而分子具有势能-一-分子势能物体的动能和势能统称为物体的机械能物体内部所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能探究归纳：物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。(2)内能与温度的关系实验探究：分别在盛有冷水和热水的两个玻璃杯中各滴入一滴墨水，墨水在热水中扩散的快，这说明，物体的温度越高，物体内分子的运动越剧烈，分子的动能就越大。当物体的温度越高时，物体的温度越高时，物体内所有分子动能的总和越大，物体的内能也就越大。实验表明：同一物体在状态不发生改变，温度升高时，它的内能会增加；温度降低时，它的内能就会减小。注意：物体内能增加，温度不一定会生生高：物体内能减小，温度不一定会降低，晶体熔化时，吸收热量,

分子间势能增大，分子动能不变，所以内能在增大，但温度保持不变；晶体凝固时，分子势能减小，分子动能不变，所以内能在减小，但温度保持不变。也就是说，同一物体，温度升高时，其内能一定增大，但内能增大时，温度不一定升高（可能不变）；同一物体温度降低时，其内能一定减小，但内能减小时，温度不一定降低（可能不变）。（3）决定物体内能大小的因素决定因素关系温度同一物体在状态不变时，温度越高，内能越大质量同样温度的同种物质（状态不变），质量大的，内能大材料质量、温度相同，状态即使相同，材料不同，内能也可能不同状态同种物质、质量相同、温度相同、它的内能也不一定相同，处于气态时的内能大于液态的内能，处于液态时的内能大于固态时的内能。（4）理解内能的概念，应注意以下三个方面。内能是物体所具有的，不是分子所具有的，更不能说明是个别分子和少数分子所具有的，而是物体内部所有分子共同具有的动能和分子势能的综合。所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的一切物体在任何情况下都具有内能。内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。（5）物体内能改变的判定：物体温度升高，内能一定增大；物体温度降低，内能一定减小。热传递（1）现象探究：改变物体内能的一种方式热传递现象分析将一金属汤勺放在热汤中，过了一会，金属汤勺的温度升高了内能（能量）是由热汤传递给了金属汤勺，金属汤勺的温度升高，内能增加将馒头放入冰箱中，过了一段时间，馒头的温度降低了内能（能量）由馒头传递给冰箱中的空气，馒头的温度降低了，内能减小了在太阳的照射下，太阳能热水器中的水温度升高来自太阳的内能（能量）传递给热水器中的水，水的温度升高，内能增加。探究归纳:分析以上现象可知，两个物体存在着温度差时，能量会从高温的物体转移到低温的物体上，从而改变物体内能，因此热传递是改变物体内能的以一种方式。做功：改变物体内能的另一种方式(1)对物体做功实验探究：对物体做功将一根铁丝反复弯折后，用手指触碰一下弯折处，我们会发现弯折处温度较高，这说明我们对铁丝做功，铁幼•的内能增加，温度升高。将一个铁钉用铁锤反复敲打，一段时间后被敲打的部位很烫，这说明我们对铁钉做功，铁钉的内能增加，温度升高。用如图12-4-1所示的空气压缩引火仪进行实验。我们通过活塞队桶内的封闭气体做功，气体做功，气体的内能增加，当达到棉花的着火点时，棉花燃烧了。探究分析：以上实验说明，我们对物体做功，消耗的机械能转化成内能，使物体的内能增加，温度升高。探究归纳：①对物体做功，物体的内能增加，并且对物体做了多少功，物体的内能就增加多少：②做功是改变物体内能的另一种方式。物体对外做功在壶内装一些水，用炉火加热，使水沸腾起来，水蒸气会把壶盖顶起来。现象说明：燃料燃烧放出热量，被水吸收，使水沸腾变成高温水蒸气，水蒸气顶起来壶盖对外做功，把内能转化为机械能，水蒸气的内能会减少。分析归纳：物体对外做功时，内能减少。三，例题精析例题1【题干】下列关于温度、热量和内能的说法正确的是()0°C的水与O'C的冰混合，冰的内能增大一个物体吸收了热量，它的温度一定升高物体的内能不会为零热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递【答案】C【解析】A、0°C的水与0C的冰温度相同，不发生热传递，冰的内能不会增大，故A错误；B、物体吸收热量，温度可能升高，也可能不变，例如晶体的熔化过程，故B错误；C、一切物体都具有内能，物体的内能不会为零，故C正确：D、热传递的条件是有温度差，内能小的物体温度可能比内能大的物体温度高，因此热量也可能由内能小的物体传给内能大的物体，故D错误。例题2【题干】小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（）雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间有吸引力电子的尺度比原子的尺度大【答案】C【解析】试题分析：分子很小，用肉眼是看不到的，故A错；地球是宇宙中的其中一员，但不是宇宙的中心，故B错：由于分子间具有吸引力，所以两个表面光滑的铅块相互紧压后会黏在一起，故C正确；电子是原子的一部分，电子的尺度比原子的尺度小，故D错；应选C。例题3【题干】以下现象中，属于通过做功的方式改变物体内能的是（）锯木头时，锯条发热金属汤勺放在热扬中，温度升高食品放入电冰箱，温度降低太阳能热水器放在太阳下照射，水的温度升高【答案】A【解析】A、锯木头时，克服摩擦做功，使锯和木头内能增加，是通过做功途径改变物体内能，故A正确；B、金属汤勺放在热扬中，金属勺吸收热量，内能增加，是通过热传递改变物体的内能，故B不正确：C、食品放入电冰箱，食品放出热量、内能减少、温度降低，是通过热传递改变物体的内能，故C不正确；D、太阳能热水器放在太阳下照射，水的吸收热量，内能增加，温度升高，是通过热传递改变物体的内能，故D不正确。例题4【题干】如图1的示意图形象反映物质气、液、固三态分子排列的特点，下列说法正确的是（）0方1◎Q矿°-°•3。OQ碎0QQ&©甲乙丙图1A.甲是气态B,乙是气态C.丙是气态D.甲是固态【答案】C【解析】利用分子动理论的初步知识解释气态、液态和固态的特征。在这三种状态中，气体分子间距离最大，分子间几乎没有作用力，分子可以在任意空间内自由运动，没有一定的形状和体积；固体分子间距离小，分子间作用力较大，分子间的排列紧密，具有固定的形状和体枳；液体分子间距离介于气体和固体之间，有一定的体枳，但无固定形状。例题5【题干】如图所示，酒精在我们的生活中有较多的应用，比如与我们最近的就是实验室用酒精灯给物体加热。下列关于洒精的使用说法正确的是（标准大气压下酒精的沸点为78°C）（）

酒精燃烧时能闻到酒精味。这是扩散现象标准大压下，可用酒精温度计测量水的沸点酒精燃烧给物体加热是通过做功改收变物体的内能给高烧病人体表擦拭酒精，利用酒精的液化放热降温【答案】A【解析】酒精燃烧时能闻到酒精味，是酒精分子无规则运动的结果，是扩散现象，故A正确；标准大气压卜，水的沸点是100°C,酒精的沸点是78笆,由于酒精的沸点低于标准气压下水的的沸点，所以测量沸水的温度不能用酒精温度计，故B错误：利用酒精灯给物体加热时，物体从酒精灯火焰上吸收热量，是通过热传递的方式来改变物体的内能，故C错误；人们常用酒精为高烧病人降温，是利用了酒精易蒸发，蒸发吸热的缘故，故D错误，故选A。.课堂运用基础如图所示的情景，能说明分子在做无规则运动的是（）C.A.九千峰T•岁银杏落叶归根富厚堂荷花香远益清紫云峰雾淞玉树琼枝B.石鸡寨缤纷秋叶色彩斑斓2.下列说法中正确的是（）-20°C的冰块不具有内能一切运动的物体都具有机械能，而不具有内能一个小球运动的速度越快，它的内能越大一块铁烧红时的内能比冷时大3.下列现象中，能用分子动理论解释的是（）风吹时，风车转动滴在地砖上的污渍，时间越久越难擦净扫地时看见飞扬的灰尘烟从烟囱里冒出来C.A.九千峰T•岁银杏落叶归根富厚堂荷花香远益清紫云峰雾淞玉树琼枝B.石鸡寨缤纷秋叶色彩斑斓巩固棉线一拉就断，而铜丝.却不容易拉断，这是因为（）棉线的分子间没有引力，而铜丝.的分子间有引力棉线的分子间有斥力，而铜幺幺的分子间没有斥力棉线分子间的斥力比引力大，而铜税的分子间的引力比斥力大棉线、铜统的分子间都有引力，只是铜幼.分子间的引力比棉线分子间的引力大关于分子运动理论与内能，说法错误的是（）物体的温度升高，内能增大液体不易被压缩是因为分子间存在斥力物体的温度越高，扩散越快雪花漫天飞，说明分子在做无规则运动（1）图a说明o（2）图b说明o（3）图c说明o

空空气被压缩关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）0°C的冰没有内能B.水沸腾时继续吸热，温度保持不变C.物体的温度越低，所含的热量越多D.物体温度不变，物体的内能就一定不变关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（）物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高物体的内能与温度有关，只要温度不变，内能一定不变物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加水结冰时放热，温度下降，内能减少关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（对物体加热，物体的温度一定升高C.物体的温度是o°c,其内能也是零物体温度越高，所含有的热量越多D.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递课堂小结分子动理论的内容是：（1）物质由分子组成的，分子间有空隙；（2）一切物体的分子都永不停息地做无规则运动；（3）分子间存在相互作用的引力和斥力。空空气被压缩关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（对物体加热，物体的温度一定升高C.物体的温度是o°c,其内能也是零物体温度越高，所含有的热量越多D.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递分子是原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。3内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫内能。（内能也称热能）物体的内能与温度有关：物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大：物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。拓展延伸基础关于热量，下列说法正确的是（）热水比冷水含有的热量多B.一大桶水比一小桶水含有的热量多一个物体内能越多，它具有的热量越多D.热量等于热传递过程中物体内能的改变量下列现象中，改变物体内能的方式跟其他几个不同的是（）放进冰箱冷冻室的水变成冰块自行车轮胎放气时，气门嘴处温度降低在汽油机的压缩冲程中，气缸内气