1、物 理 选修3-3 人教版新课标导学第七章 分子动理论 第五节 内能素养目标定位知道分子平均动能和温度的含义知道分子势能与分子间作用力的关系，知道分子势能的决定因素 理解物体内能的含义素养思维脉络1 课 前 预 习 反 馈 2 课 内 互 动 探 究 3 核 心 素 养 提 升 4 课 内 随 堂 达 标 5 课 后 课 时 作 业 课前预习反馈知识点 1分子动能和分子势能无规则运动分子能量比较内容分子动能分子势能定义分子_而具有的能由分子力和分子间_决定的能大小决定因素物质的_是它的分子热运动的平均动能的标志宏观上与物体的_有关，微观上与_有关相对位置温度体积分子间距离知识点 2物体的内能1
2、定义物体中_的热运动动能与_的总和。2决定因素(1)分子总个数由物体_决定。(2)分子热运动的平均动能由_决定。(3)分子势能宏观上与物体的_有关。(4)物体的内能由_、_、_共同决定。3内能的普遍性：因为一切物体都是由不停地做无规则_且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能。所有分子分子势能物质的量温度体积物质的量温度体积热运动判一判(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。()(2)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大。()(3)分子势能可以为正值、负值、零值。()(4)一个分子的动能和分子势能的总和叫做该分子的内能。()(5)当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变
3、化。()(6)温度高的物体一定比温度低的物体内能大。()辨析思考选一选(2018苏州高新区第一中学高二期中)下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是()A温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高B分子的势能跟物体的体积有关C温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D静止的物体没有内能B解析：温度是分子平均动能的标志，是大量的分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，故A错误；分子的势能跟物体的体积有关，故B正确；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多，更不能说是热量多，故C错误；物体的内能与物体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动
4、状态，故D错误。想一想杀虫药剂从喷雾器中射出时变成雾状液沫，设其温度不变，药液的内能是否变化？答案：内能增大解析：解法一 原因是：液体变成雾状液沫后，分子之间的距离在r0的基础上变大了，分子势能的总和变大，所以内能增大。解法二 原因是：要使液体变成雾状液沫，必须克服分子力做功，外界对液体做功，液体的内能就增加了。在物体分子平均动能不变的情况下，判断物体内能变化时，只考虑分子势能的变化即可。课内互动探究如图，分别向10 和50 的水中滴入一滴红墨水，问：(1)哪杯水中红墨水扩散得快？(2)哪杯水中分子的平均动能大？(3)影响分子平均动能的因素是什么？提示：(1)50 的水；(2)50 的水；(3
5、)温度是分子热运动平均动能的标志。探究一 分子动能11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。(2)分子在不停息地做无规则运动，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结果，个别分子动能没有意义。2分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计规律。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。存在个别分子动能反而减小的可能，个别分子或几十个，几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。(2)理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，也就是说只要是同一温度下，任何分子的平均动能
6、都相同。由于不同物质分子的质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同。特别提醒：温度是分子平均动能的“标志”或者说“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。关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是()A某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零B物体温度降低时，每个分子的动能都减小C物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多D物体的运动速度越大，则物体的温度越高解题指导：由于分子处在永不停息的无规则运动中，分子的平均动能永远不会为零，温度取决于分子热运动的剧烈程度，与物体宏观有序的运动速度大小无关。典例 1C解析：温
7、度是分子平均动能的标志。温度是0，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，A错；温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小，B错；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C项正确；物体的运动速度增大，宏观机械能(动能)增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D错。对点训练1一块10 的铁与一块10 的铝相比，以下说法中正确的是()A铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等B铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等C铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等D以上说法均不正确D解析：两物体温度相等，说
8、明它们的分子平均动能相等，因为温度是分子运动平均动能的标志；由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样，分子总动能才相等，故 A 错；分子平均动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，且每个分子的速率都是不同的，有快的也有慢的，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故 B 错；虽然分子的平均动能相等，但铁分子，铝分子质量不等，因此分子平均速率不等，m 铝 v 铁，所以C 错；故只有 D 正确。分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep0)。探究二 分子势能2(1)当rr0时，分子间表现为什么力？若r增大，分子力做什么功？分子势能怎么变化？(2
9、)当rr0时，分子间表现为什么力？若r减小，分子力做什么功？分子势能怎么变化？(3)当rr0时，分子势能有什么特点？提示：(1)分子力为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加；(2)分子力为斥力，若r减小，分子力做负功，分子势能增加；(3)分子势能最小。1分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能，这就是分子势能。其大小由分子间的相对位置决定。2分子势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关，距离发生变化时，分子力要做功，分子势能发生变化。分子势能随分子间距离的变化情况如图所示(取无穷远处Ep为0)。(1)当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的增大
10、而增大。(2)当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的减小而增大。(3)当rr0时，分子势能最小，但不为零。特别提醒：分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某种力对应又由相对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化。(多选)用r表示两个分子间的距离，EP表示两个分子间相互作用的势能，当rr0时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，EP0，则()A当r0r10r0时，EP随r的增大而增大B当rr0时，分子力的合力为引力，距离增大时，需要克服分子引力做功，所以分子势能EP增大；当rr0时，分子力的合力为斥力，距离r减小时，需要克服分子斥力做功，分子势能也要增大。由上
11、述分析可知，从rr0出发，无论增大距离r还是减小距离r，分子势能均增大，所以在rr0处，分子势能最小。由于题中已规定两分子距离很远时，EP0，所以rr0处一定是EP0。对点训练2(2019湖北省宜昌市葛洲坝中学高二下学期期中)分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如甲乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能EP0)。下列说法正确的是()A甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线B当rr0时，分子势能为零C随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大D在rr0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小D解析：当rr0时，分子力等于零，分子势能为负值最小，综合图象可知乙图线为分子势能与分子间距离的关系
12、图线。故AB错误；分子间的作用力随着分子间距离的增大先减小，然后反向增大，最后又一直减小，故C错误；当rr0时，分子力表现为斥力，当分子力减小时，分子间距增大，分子力做正功，分子势能减小。故D正确。物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。你知道物体的内能与哪些因素有关吗？提示：物体的内能与温度、体积、物质的量三方面有关。探究三 物体的内能31内能的决定因素物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和。2内能与机械能的区别
13、和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹性势能能量存在原因由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动和物体形变或被举高影响因素物质的量、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：(1)热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少。(2)物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。下列叙述正确的是()A分子的动能与分子的势
14、能之和，叫做这个分子的内能B物体的内能由物体的动能和势能决定C物体做加速运动时，其内能也一定增大D物体的动能减小时，其温度可能升高典例 3D解题指导：解有关“内能”的题目时，应把握以下几点：内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态；温度是分子平均动能的标志，与单个分子的动能，以及物体的动能无任何关系。解析：内能是大量分子组成的物体具有的，单个分子无内能可言，A项错，物体的内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和，由物体的温度、体积决定，与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关，物体做加速运动时，其动能增大，但内能不
15、一定增大，故B、C错；当物体运动的动能减少时，其温度可能升高，如物体在粗糙的水平面上滑行，因摩擦生热，动能减少温度升高，故D项正确。对点训练3(2019四川省攀枝花市第十五中高二下学期期期中)关于物体的内能，正确的说法是()A物体的内能与物体的体积有关B温度相同的物体具有相同的内能C机械能越大的物体，内能也一定越大D温度、质量相同的物体具有相等的内能解析：物体的内能与物质的量、温度、体积等因素有关。温度相同的物体内能不一定相等，还与分子数即质量有关，以及体积有关。故A正确，B错误；物体的内能与物体的机械能是两个不同的概念，二者没有关系，故C错误；温度、质量相同的物体内能不一定相等，还与体积有关
16、，故D错误。A核心素养提升 具体比较和判断时，必须抓住物体内能的大小与分子数目有关、与温度有关、与物体的体积及物态等因素有关，结合能量转化和守恒定律，综合进行分析。(1)当物体质量m一定时(相同物质的摩尔质量M相等)，物体所含分子数n就一定。(2)当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定。(3)当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变。(4)当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化。比较物体内能的大小和判断物体内能改变的方法甲、乙两名同学对0 的水和0 的冰进行了如下争论：甲说：“冰和水的温度相同，所以分子平均动能相等。质量相同时，冰的体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。”乙说：“0 的水变成0 的冰需要向外界放出热量，在质量相同的情况下，水的内能大于冰的内能。”请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？解析：乙同学的说法成立。甲同学认为冰的体积大，分子势能大，这是错误的说法(冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大)。分子势能大小与体积有关，但二者并不一定成正比。0 的冰变为0 的水需吸热，故水的内能大，它们相同的物理量是分子动能，不同的物理量是分子势能，显然水的分子势能大。案 例课内随堂达标 课后课时作业