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5内能学习目标素养提炼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．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．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．4．了解内能和机械能的区别.物理观念：分子动能、分子势能和物体的内能．科学思维：分子力做功的特点、物体内能的决定因素．科学探究：分子力做功与分子势能变化的关系.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升04课时跟踪训练一、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________叫作分子的平均动能．(2)决定因素：________是物体分子热运动平均动能的标志．[思考]温度高的物体中每个分子的动能都大吗？提示：不是．温度高的物体中分子的平均动能一定大，但其中组成物体的各个分子的动能却有大有小．热运动平均值温度二、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，这种势能叫分子势能．2．决定因素(1)微观上：分子势能的大小由分子间的___________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______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________．分子相互位置相互位置体积引负增大(2)当分子间距离r＜r0时，分子间的作用力表现为________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________．(3)当分子间距离r＝r0时，分子力为零，分子势能________．[思考]当物体的体积增大时，分子势能一定增大吗？提示：不一定．例如一定质量0℃的水凝固成0℃的冰后体积增大，但水的分子势能大于冰的分子势能．斥负增大最小三、内能1．定义：物体中所有分子的热运动________与____________的总和，叫作物体的内能．2．特点：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，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：物体内能大小由物体所含物质的多少即____________、________和________三个因素决定，同时也受物态变化的影响．动能分子势能任何分子平均动能距离物质的量温度体积[判断辨析](1)温度升高时物体的每个分子的动能都将增大．()(2)分子的势能是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化．()(3)温度高的物体内能大．()×√×要点一对分子动能和分子势能的理解[探究导入]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)温度是分子热运动平均动能的标志．[探究归纳]1．分子动能单个分子的动能(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，每个分子的动能大小不同，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，个别分子的动能没有实际意义分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能可能增大，也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的(2)虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同2.分子势能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．当分子间的距离发生变化时，分子力做功，分子势能发生变化．(1)分子力与分子势能的比较名称项目分子力分子势能图象名称项目分子力分子势能rr0F引和F斥都随距离的增大(减小)而减小(增大)，F引F斥，F表现为斥力r增大(减小)，斥力做正(负)功，分子势能减小(增加)rr0F引和F斥都随距离的增大(减小)而减小(增大)，F引F斥，F表现为引力r增大(减小)，引力做负(正)功，分子势能增加(减小)r＝r0F引＝F斥，F＝0分子势能最小，但不为零r10r0(10－9m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零(2)分子势能随分子间距离的变化规律类似于弹簧的弹性势能与弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加．[特别提醒]分子永不停息地做无规则热运动，不管温度多少，分子平均动能都不会为零．分子势能为零也不能等同分子没有势能．势能是一个相对量，在规定的零势能位置，分子势能为零，分子势能也可以为负值，表示分子势能小于零．[典例1](多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，a、b、c、d为r轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处静止释放，则()A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子在由a至b的过程中，两分子间的分子势能一直增加D．乙分子在由a至c的过程中，两分子间的分子势能一直减小，到达c时分子势能最小[思路点拨]分子做加速运动还是减速运动取决于分子力方向与速度方向的关系．如果同向则加速、反向则减速．当r→∞时，分子力F＝0，此时分子势能为零；当r＝r0时，分子力F＝0，此时分子势能最小，为负值．[解析]乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受到甲分子的斥力做减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，分子的动能一直增大，C错误；乙分子在由a运动到c的过程中，分子力为引力，做正功，分子势能减小，由c运动到d的过程中，分子力为斥力，做负功，分子势能增加，故到达c点时分子势能最小，D正确．[答案]BD分子势能图象问题的解题技巧首先要明确分子势能、分子力与分子间距离的关系图象中拐点的意义．分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图象的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0；分子势能图象与r轴交点的距离小于r0，分子力图象与r轴交点表示平衡距离r0.其次要把图象上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题．1.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()解析：当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错；当分子间的距离大于或小于r0时，分子力做负功，分子势能增加，r＝r0时分子势能最小，B对，C错．答案：B2．(多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是()A．两种气体分子的平均动能相等B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体分子热运动的平均速率相等解析：因为温度是分子平均动能的标志，所以A项正确．因为氢气和氧气的分子质量不同，平均动能又相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek＝mv22可得，分子质量大的平均速率小，故B项正确，D项错误．虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不确定，即分子数目关系不确定，故两种气体分子热运动的总动能大小不确定，C项错误．答案：AB要点二物体的内能[探究导入]比较1g100℃水的内能和1g100℃水蒸气的内能．(1)这两者的平均动能大小如何？(2)1g100℃的水变成100℃的水蒸气，分子势能怎么变化？(3)两者谁的内能大？提示：(1)一样大．(2)在1g100℃的水变成100℃水蒸气的过程中，分子间距增大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大．(3)1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能．[探究归纳]1．内能的决定因素(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响．(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、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、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变．此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化．[特别提醒]热能是内能通俗但不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少，二者不能等同．[典例2]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．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，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[解析]温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，故D项正确；最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C项错误；机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误．[答案]D比较物体内能的大小和判断内能改变的方法具体比较和判断时，必须抓住物体内能的大小与分子总数、温度、物体的体积及物态等因素有关，结合能量守恒定律，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．3．下列说法正确的是()A．分子的动能与分子的势能的和叫作这个分子的内能B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定C．物体的温度不变，其内能就不变D．物体的动能减少时，物体的温度可能升高解析：内能是指物体的内能，单个分子无内能可言，选项A错误；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上由物体的体积决定，所以选项B错误；物体的温度不变，物态可能变化，内能可能变化，故选项C错误；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D正确．答案：D4．关于物体的内能，正确的说法是()A．温度、质量相同的物体具有相等的内能B．物体的内能与物体的体积有关C．机械能越大的物体，内能也一定越大D．温度相同的两物体具有相同的内能解析：物体内所有分子的动能与势能之和叫作内能，温度相同，分子平均动能相同；质量相同，分子个数不一定相同，故选项A、D不正确；机械能大的物体内能不一定大，故选项C不正确．答案：B[要点分析]内能与机械能的比较能量名称比较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的形式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能或弹性势能物体的内能与物体的机械能的区别和联系能量名称比较项目内能机械能能量存在的原因由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动、与地球相对位置或物体形变决定影响因素物质的量、物体的温度、体积和物态物体做机械运动的速度、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5．(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是()A．机械能增大的物体，其内能一定增大B．物体的机械能损失时，内能却可能增加C．物体的内能损失时，机械能必然会减小D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零解析：内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能