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1、学习目标1.了解温度是分子热运动平均动能的标志,是微观粒子热运动的宏观表现。(物理观念)2.了解什么是分子势能,了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。(物理观念)3.知道什么是物体的内能,知道物体的内能跟物体的温度和体积有关。(物理观念)4.了解内能和机械能的区别。(物理观念)基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升目录索引学以致用随堂检测全达标基础落实必备知识全过关一、分子动能1.分子动能做的分子也具有动能,这就是分子动能。2.分子的平均动能热现象研究的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质,重要的不是系统中某个分子的动能大小,而是所有分子的动能的平均值,叫作分子热运动的。3
2、.温度的微观解释温度是物体分子热运动的标志。温度相同,分子平均动能相等 热运动平均动能平均动能二、分子势能1.定义:分子间存在相互作用力,可以证明分子间的作用力所做的功与路径,分子组成的系统具有。2.决定因素(1)宏观上:分子势能的大小与物体的有关。(2)微观上:分子势能与分子间的有关。无关分子势能体积距离3.分子势能与分子间距离的关系(1)当rr0时,分子间的作用力表现为,若r增大,需克服引力做功,分子势能。(2)当rr0时,r增大,分子势能增加,反之,减少。(2)rr0范围内),有时体现为分子势能减小(在rr0范围内)。一般我们说,物体体积变化了,其对应的分子势能也变化了。但分析与判定的关
3、键要看体积变化过程中分子力是做正功,还是做负功。应用体验【例2】(2023河北张家口高二期末)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子从位置x3处由静止释放后,仅在分子间相互作用力的作用下沿x轴运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示,已知图中分子势能最小值为-E0,下列说法正确的是()A.乙分子在位置x2时,加速度为0B.乙分子在位置x1时,其动能最大C.乙分子在位置x2时,其动能等于E0D.甲、乙分子的最小距离等于x1A解析乙分子在位置x2时,分子势能最小,分子位于平衡位置,分子力为零,故加速度为零,此时速度最大,动能最大,故A正确,B错误;由于乙分子从位置x3
4、处(由题图知分子势能为负值)由静止释放后,仅在分子间相互作用力的作用下沿x轴运动,故分子势能和分子动能之和不变,为负值,因在位置x2处分子势能为-E0,则此时乙分子的动能小于E0,故C错误;由于分子势能和分子动能之和不变,当乙分子运动到位置x2左侧,且分子势能与位置x3处相等的某位置时(分子势能为负值),其分子动能为零,此时两分子的距离最小,而后乙分子向分子间距变大的方向运动,因此甲、乙分子的最小距离一定大于x1,故D错误。方法技巧方法技巧分子势能图像问题的解题技巧(1)首先要明确分子势能、分子间作用力与分子间距离关系图像中拐点意义的区别。分子势能图像的最低点(分子势能最小值)对应的距离是分子
5、平衡距离r0,而分子间作用力图像的最低点对应的距离大于r0。分子势能图像与r轴交点到坐标原点的距离小于r0,分子间作用力图像与r轴交点到坐标原点的距离等于r。(2)其次要把图像上的信息转化为分子间的距离,再求解其他问题。对点演练2.(2023广东深圳高二期中)图甲是分子间的作用力F随分子间距离r变化的关系图,图乙是分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图,下列说法正确的是()A.分子间距离r小于r0时,分子间的作用力表现为引力,分子间距离r大于r0时,分子间的作用力表现为斥力B.分子间距离r大于r0时,增大分子间距离,分子间的作用力做正功,分子势能增大C.两图像都是先下降后上升,表示分子间的作用
6、力F和分子势能Ep都随着分子间距离r的增大先减小后增大D.分子间距离发生变化,分子势能随之改变,可见,分子势能与物体的体积有关D解析根据分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的图像可知,当分子间距离r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,分子间距离r大于r0时,分子间的作用力表现为引力,故A错误。分子间距离r大于r0时,分子间的作用力表现为引力,增大分子间距离,分子间的作用力做负功,分子势能增大,故B错误。两图像都是先下降后上升,表示分子间的作用力F随着分子间距离r的增大,先整体表现为斥力减小,后整体表现为引力先增大再减小;分子势能Ep随着分子间距离r的增大先减小后增大,故C错误。分子间距离发
7、生变化,分子势能随之改变,可见分子势能与物体的体积有关,故D正确。探究点三物体的内能探究点三物体的内能导学探究飞机从地面起飞,随后在高空高速航行,有人说:“在这段时间内,飞机中乘客的势能、动能都增大了,他们身上所有分子的动能和势能也都增大了,因此乘客的内能也增大了。”这种说法对吗?为什么?要点提示这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了,物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的,与机械运动无关,机械运动速度的变化以及竖直高度的变化仅改变乘客的机械能,不能以此判断其内能的变化情况。知识归纳1.内能的决定因素(1)宏观因素:物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因
8、素决定。(2)微观因素:物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。2.物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时,如冰的熔化、水沸腾变为水蒸气,温度不变。此过程中分子的平均动能不变,但由于分子间的距离发生变化,分子势能变化,所以物体的内能变化。3.内能与机械能的区别和联系 比较项内能机械能对应的运动形式 微观分子热运动宏观物体的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、弹性势能能量存在的原因物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力由于物体做机械运动和高度变化或物体发生弹性形变影响因素物质的量、物体的温度和体积物体的机械运动的速度、离地
9、高度(或相对于参考平面的高度)、形变量能否为零永远不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应用体验【例3】关于物体的内能,下列说法正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能一定不相同B解析温度高低只反映分子平均动能的大小,由于物体的内能跟物体的质量、体积、温度和状态有关,所以温度高的物体不一定比温度低的物体内能大,A错误;内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和,分子在永不停息地做无规则运动,所以内能永不为零,B正确;内能相同的物体,它们的温度可能不
10、相同,所以它们的分子平均动能可能不相同,C错误;内能不同的两个物体,它们的温度可以相同,即它们的分子平均动能可以相同,D错误。对点演练3.(2023河南周口高二月考)若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体的内能大小与气体体积和温度的关系是()A.如果保持其体积不变,温度升高,内能不变B.如果保持其体积不变,温度升高,内能变小C.如果保持其温度不变,体积增大,内能变大D.如果保持其温度不变,体积增大,内能变小C解析温度升高,分子的平均动能变大,由于体积不变,所以分子间的分子势能不变,故内能变大,A、B错误;温度不变,分子的平均动能不变,体积增大,分子间距离变大,则分子力做负
11、功,分子势能变大,故内能变大,D错误,C正确。学以致用随堂检测全达标12341.(物体的内能)下列说法正确的是()A.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大C.物体A的温度大于物体B的温度,这说明物体A的内能大于物体B的内能D.A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同D1234解析 温度是分子热运动的平均动能的标志,内能是所有分子动能和分子势能的总和,故温度不变时,内能可能变化,A错误;两物体温度相同,内能可能能大小不仅要看温度,还要看总分子数和分子势能这些因素,C错误;机械运动
12、的速度增大与分子热运动的动能无关,B错误。12342.(分子平均动能和内能)(2023山东东营高二期末)一定质量的0的冰在熔化过程中,下列关于其产生的冰水混合物的说法正确的是()A.分子的平均动能变大,内能变化B.分子的平均动能不变,内能不变C.分子的平均动能变大,内能不变D.分子的平均动能不变,内能变化D解析一定质量的0的冰在熔化过程中,其产生的冰水混合物温度也为0,所以分子的平均动能不变;但熔化过程中,冰水混合物的体积变化,则分子势能变化,内能变化,故A、B、C错误,D正确。12343.(分子势能大小的判断)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。
13、若一个分子固定于原点O,另一个分子从距O点很远处向O点运动,下列说法正确的是()A.在两分子间距减小到r1的过程中,分子间作用力先减小后增大B.在两分子间距减小到r1的过程中,分子势能先减小后增大C.在两分子间距减小到r1时,分子势能等于零D.在两分子间距由r2减为r1的过程中,分子力与分子势能都在减小D1234解析在两分子间距减小到r1的过程中,分子间的作用力表现为引力,分子力先增大后减小,故A错误;在两分子间距减小到r1的过程中,分子力做正功,分子势能减小,无穷远处分子势能为零,间距减小到r1时,分子势能小于零,故B、C错误;在两分子间距由r2减小到r1的过程中,分子力做正功,分子势能减小
14、,分子力减小为零,故D正确。12344.(分子势能随距离变化的图像)(2023山西吕梁高二期末)如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是()A.当r等于r1时,分子间的作用力表现为引力B.当r等于r1时,分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时,分子间的作用力最大D.当r等于r2时,两分子系统的势能为0B解析由图像可知,分子间距离为r2时分子势能最小,此时分子间的距离为平衡距离,0rr2时分子力表现为斥力,故当r等于r1时,分子间的作用力表现为斥力,A错误,B正确;当r等于r2时,分子间的作用力为零,故C错误;由图可知当r等于r2时,两分子系统的势能为负值,故D错误。
