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《内能》学习任务单
课题 内能 年 级 高二
知识点来源 人教版高中物理选修3－3第七章第五节《内能》
学习目标 物理观念：1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.4.了解内能和机械能的区别． 科学思维：通过分析分子力做功情况，判断分子势能的变化情况，从而确定分子势能与分子间距离的关系．
学习重难点 分子动能、分子势能特点
【自主预习】 一、分子动能 1．分子动能：由于分子永不停息地做　　　　　　　而具有的能量． 2．分子的平均动能 所有分子热运动动能的　　　　　． 3．　　　是物体分子热运动的平均动能大小的唯一标志． 二、分子势能 1．分子势能：由分子间的　　　　决定的能． 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：分子势能与分子之间的　　　　　有关． 三、内能 1．内能：物体中　　　　的热运动　　　与　　　　　　的总和． 2．普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的　　　，所以任何物体都具有内能． 3．相关因素 (1)物体所含的分子总数由　　　　决定． (2)分子热运动的平均动能由　　　决定． (3)分子势能与物体的　　　　有关． 故物体的内能由　　　、　　　、　　　共同决定，同时受物态变化的影响． 【重点探究】 一、分子动能 (1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？ (2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？ (3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？ 1．单个分子的动能 (1)定义：组成物体的每个分子都在不停地运动，因此每个分子都具有动能． (2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义． 2．分子的平均动能 (1)定义：物体内所有分子的动能的平均值． (2)决定因素：温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的． 3．物体内分子的总动能 物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关． 例1　(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是(　　) 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 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同. 二、分子势能 (1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？ (2)若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做什么功？分子势能如何变化？分子间距离减小时，分子力做什么功？分子势能如何变化？ (3)若分子力表现为斥力，分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢？ 1．分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子间距离r＝r0r＞r0，r增大r＜r0，r减小分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子力做负功分子力做负功分子势能最小随分子间距离的增大而增大随分子间距离的减小而增大
分子势能与分子间的距离的关系图象如图所示． 2．分子势能的特点 由分子间的相互位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关． 3．分子势能的影响因素 (1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关． (2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的． 例2　A、B两分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化说法正确的是(　　) A．分子力始终对B做正功，分子势能不断减小 B．分子力先对B做正功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大 C．B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做正功，分子势能先增大后减小 D．分子间的距离不断减小，所以分子势能不断增大 1．分子势能的变化情况只与分子力做功相联系．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大．分子力做功的大小等于分子势能变化量的大小． 2．讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功． 例3　(多选)(2019·济宁市高二下期末)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是(　　) A．在r＝r0时，分子势能为零 B．在r＝r0时，分子势能最小，但不为零 C．在r>r0阶段，分子势能一直减小 D．在r4.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． 例4　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 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． 巩固练习 1．(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是(　　) A．某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B．温度是分子热运动平均动能的标志 C．温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 2．(分子力和分子势能)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 3．(分子力和分子势能)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(　　) 4．(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　) A．机械能可以为零，但内能永远不为零 B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C．温度越高，物体的内能越大 D．0 ℃的冰的内能与等质量的0 ℃的水的内能相等 【答案】 【自主预习】 一、1．无规则运动2．平均值　3．温度 二、1．相互位置2． (1)体积　(2)距离 三、1．所有分子　动能　分子势能　　2．热运动 3． (1)　物质的量．(2)　温度　(3)　体积　　物质的量、温度、体积 【重点探究】 分子动能 【答案】(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能． (2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变． (3)不是．分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关． 例1　 【答案】　AB 解析　因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，故选项A正确．因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而分子平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大，故选项D错误，B正确．虽然气体质量和分子平均动能(温度)都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不相等，故选项C错误． 二、分子势能 【答案】　(1)分子力做功对应分子势能的变化　(2)负功　分子势能增加　正功　分子势能减小　(3)分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大． 例2　 【答案】　B 解析　将B分子从距离等于分子直径10倍处向A分子靠近，分子力先表现为引力，引力做正功，分子势能减小，当r小于r0时，分子力表现为斥力，分子力又做负功，分子势能增加，B正确． 例3　 【答案】　BCE 解析　因为两分子相距无穷远时分子势能为零，在r＝r0时，斥力和引力大小相等，方向相反，分子力合力为零，分子势能最小，但不为零，A错误，B正确；在r>r0阶段，随着两分子的靠近，分子间表现为引力，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；在rr0的阶段，分子力做正功，在rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大；当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项B正确． 4．【答案】　A 【解析】　机械能是宏观能量，可以为零，而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A项正确；物体的内能与物质的量、温度和体积及物态有关，B、C、D错误．

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