高中物理 第二章 氣體 2 溫度 內能 氣體的壓強課件 教科版選修33

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1、2溫度內能氣體的壓強第二章氣體學習目標1.知道溫度是分子熱運動平均動能的標志，滲透統(tǒng)計的方法.2.知道分子勢能隨分子間距離變化的關系，理解分子勢能與物體的體積有關.3.知道什么是內能，知道物體的內能跟物體的物質的量、溫度和體積有關，知道內能和機械能的區(qū)別與聯(lián)系.4.理解氣體壓強的微觀意義.內容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關自主預習預習新知 夯實基礎自主預習自主預習一、分子動能、溫度一、分子動能、溫度1.分子動能：由于分子永不停息地做 而具有的能量.2.分子的平均動能所有分子熱運動動能的 .3.溫度：溫度標志著物體內部大量分子做無規(guī)則熱運動的劇烈程度，可以作為物體分子熱

2、運動的 的量度.無規(guī)則運動平均值平均動能二、分子勢能、內能二、分子勢能、內能1.分子勢能(1)定義：由分子間的 決定的能.(2)分子力做功和分子勢能的關系分子力做 ，分子勢能減少，分子力做負功，分子勢能 ，且分子力做功的數(shù)值 分子勢能的變化量.(3)決定因素宏觀上：分子勢能的大小與物體的 有關.微觀上：分子勢能與分子之間的 有關.相對位置正功增加等于體積距離2.物體的內能(1)物體的內能是物體中所有分子做熱運動所具有的動能和 的總和.(2)相關因素物體所含的分子總數(shù)由 決定.分子熱運動的平均動能由 決定.分子勢能與物體的 有關.故物體的內能由 、 、 共同決定，同時受物態(tài)變化的影響.分子勢能物

3、質的量溫度體積物質的量溫度體積三、氣體的壓強三、氣體的壓強1.氣體壓強的大小等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的 .2.產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞引起的.3.決定因素：(1)微觀上決定于分子的 和分子的 ；(2)宏觀上決定于氣體的 和 .4.壓強特點：氣體內部壓強處處相等.平均作用力平均動能密集程度溫度T體積V1.判斷下列說法的正誤.(1)物體溫度升高，每個分子的動能都增加.( )(2)物體溫度升高，分子的平均動能增加.( )(3)氣體壓強是由于氣體分子間的斥力產(chǎn)生的.( )(4)一定質量的氣體被壓縮時，氣體壓強一定會增大.( )(5)分子的勢能是由分子間相對位置決定的能量，隨分子間

4、距的變化而變化.( )即學即用即學即用答案2.(1)1千克10 的水比10千克2 的鐵的分子的平均動能_.(2)質量和體積一定的同種氣體，溫度高時氣體的內能_.答案大大重點探究重點探究(2)物體溫度升高時，物體內每個分子的動能都增大嗎？答案答案溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的集體表現(xiàn)，含有統(tǒng)計的意義，對于個別分子，溫度是沒有意義的.所以物體溫度升高時，個別分子的動能可能減小，也可能不變.(1)為什么研究分子動能的時候主要關心大量分子的平均動能？一、分子動能溫度導學探究導學探究答案答案分子動能是指單個分子熱運動的動能，但分子運動是無規(guī)則的，因此各個分子的動能以及一個分子在不同時刻的動能都不盡相同，所

5、以研究單個分子的動能沒有意義，我們主要關心的是大量分子的平均動能.答案(3)物體運動的速度越大，其分子的平均動能也越大嗎？答案答案不是.分子的平均動能與宏觀物體運動的速度無關.答案知識深化知識深化1.單個分子的動能單個分子的動能由于分子運動的無規(guī)則性，在某時刻物體內部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，在不同時刻的動能也可能是不同的，所以單個分子的動能沒有意義.2.分子的平均動能分子的平均動能(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義.溫度升高，分子的平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大，個別分子的動能可能減小或不變，但總體上所有分子的動能之和一定是增加的.(2)由于不同

6、物質的分子質量一般不同，所以同一溫度下，不同物質的分子熱運動的平均動能相同，但平均速率一般不同.特別提醒特別提醒分子的平均動能與宏觀上物體的運動速度無關.例例1下列關于物體的溫度與分子動能的關系，正確的說法是 A.某物體的溫度是0 ，說明物體中分子的平均動能為零B.物體溫度升高時，每個分子的動能都增大C.物體溫度升高時，分子平均動能增大D.物體的運動速度越大，則物體的溫度越高答案解析解析解析某種氣體溫度是0 ，物體中分子的平均動能并不為零，因為分子在永不停息地運動，A錯；當溫度升高時，分子運動加劇，平均動能增大，但并不是所有分子的動能都增大，B錯，C對；物體的運動速度越大，物體的動能越大，這并

7、不能代表物體內部分子的熱運動越劇烈，所以物體的溫度不一定高，D錯.1.雖然溫度是分子平均動能的標志，但是零度(0 )時物體中分子的平均動能卻不為零.2.物體內分子做無規(guī)則熱運動的速度和物體做機械運動的速度是完全不同的兩個概念.總結提升總結提升二、分子勢能答案(1)功是能量轉化的量度，分子力做功對應什么形式的能量變化呢？導學探究導學探究答案答案分子力做功對應分子勢能的變化(2)若分子力表現(xiàn)為引力，分子間距離增大時，分子力做什么功？分子勢能如何變化？分子間距離減小時，分子力做什么功？分子勢能如何變化？答案答案負功分子勢能增加正功分子勢能減小(3)若分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做功情況以及分子勢能的變化

8、情況又如何呢？答案答案分子間距離增大時，分子力做正功，分子勢能減??；分子間距離減小時，分子力做負功，分子勢能增大.答案知識深化知識深化1.分子力、分子勢能與分子間距離的關系分子力、分子勢能與分子間距離的關系分子間距離rr0rr0，r增大rr0，r減小分子力等于零表現(xiàn)為引力表現(xiàn)為斥力分子力做功分子力做負功分子力做負功分子勢能最小隨分子間距離的增大而增大隨分子間距離的減小而增大分子勢能與分子間的距離的關系圖像如圖1所示.圖12.分子勢能的特點分子勢能的特點由分子間的相對位置決定，隨分子間距離的變化而變化.分子勢能是標量，正、負表示的是大小，具體的值與零勢能點的選取有關.3.分子勢能的影響因素分子勢

9、能的影響因素(1)宏觀上：分子勢能跟物體的體積有關.(2)微觀上：分子勢能跟分子間距離r有關，分子勢能與r的關系不是單調變化的.例例2(多選)兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不能再靠近.在此過程中，下列說法正確的是 A.分子力先增大，后一直減小B.分子力先做正功，后做負功C.分子動能先增大，后減小D.分子勢能先增大，后減小E.分子勢能和分子動能之和不變答案解析解析解析由分子動理論的知識，當兩個分子從相距較遠的位置相互靠近，直至不能再靠近的過程中，分子力先是表現(xiàn)為引力且先增大后減小，之后表現(xiàn)為分子斥力，一直增大，所以A錯誤；分子引力先做正功，然后分子斥力做負功，分子勢能先減

10、小再增大，分子動能先增大后減小，所以B、C正確，D錯誤；因為只有分子力做功，所以分子勢能和分子動能的總和保持不變，所以E正確.1.分子勢能的變化情況只與分子力做功相聯(lián)系.分子力做正功，分子勢能減??；分子力做負功，分子勢能增大.分子力做功的大小等于分子勢能變化量的大小.2.討論分子勢能變化時，絕不能簡單地由物體體積的增大、減小得出結論.導致分子勢能變化的原因是分子力做功.總結提升總結提升例例3如圖2所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上.甲分子對乙分子的作用力F與兩分子間距離關系如圖中曲線所示.現(xiàn)把乙分子從a處逐漸向甲分子靠近，則 A.乙分子從a到b過程中，分子力增大，分子勢能增大B.乙

11、分子從a到c過程中，分子力先增大后減小，分子 勢能一直減小C.乙分子從b到d過程中，分子力先減小后增大，分子 勢能一直增大D.乙分子從c到d過程中，分子力增大，分子勢能減小答案解析圖2解析解析從a到c的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，做正功，故分子勢能減小，分子力先增大后減小，從c到d過程中，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力做負功，故分子勢能增加，分子力增大，B正確.分子勢能圖像問題的解題技巧分子勢能圖像問題的解題技巧1.要明確分子勢能、分子力與分子間的距離關系圖像中拐點的不同意義.分子勢能圖像的最低點(最小值)對應的距離是分子平衡距離r0，分子力圖像與r軸交點的橫坐標表示平衡距離r0.2.要把圖像上的信息

12、轉化為分子間的距離，再求解其他問題.總結提升總結提升三、內能(1)結合影響分子動能和分子勢能的因素，從微觀和宏觀角度討論影響內能的因素有哪些？導學探究導學探究答案答案微觀上：物體的內能取決于物體所含分子的總數(shù)、分子的平均動能和分子間的距離.宏觀上：物體的內能取決于物體所含物質的量、溫度和體積及物態(tài).(2)物體的內能隨機械能的變化而變化嗎？內能可以為零嗎？答案答案物體的機械能變化時其溫度和體積不一定變化，因此其內能不一定變化，兩者之間沒有必然聯(lián)系.組成物體的分子在做永不停息的無規(guī)則運動，因此物體的內能不可能為零.答案知識深化知識深化1.內能的決定因素內能的決定因素(1)宏觀因素：物體內能的大小由

13、物質的量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態(tài)變化的影響.(2)微觀因素：物體內能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定.2.溫度、內能和熱量的比較溫度、內能和熱量的比較(1)溫度宏觀上表示物體的冷熱程度，是分子平均動能的標志.(2)內能是物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和.(3)熱量指在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少，等于物體內能的變化量.3.內能和機械能的區(qū)別與聯(lián)系內能和機械能的區(qū)別與聯(lián)系內能機械能對應的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動常見的能量形式分子動能、分子勢能物體動能、重力勢能、彈性勢能影響因素物質的量、物體的溫度、體積及物態(tài)

14、物體的質量、機械運動的速度、相對于零勢能面的高度、彈性形變量大小永遠不等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉化4.物態(tài)變化對內能的影響物態(tài)變化對內能的影響一些物質在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變?yōu)樗魵?，溫度不變，此過程中分子的平均動能不變，由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內能變化.例例4下列說法正確的是 A.鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內能也不變B.物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的 內能增大C.A、B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B，這說明物體A的內能大 于物體B的內能D.A、B兩物體的溫度相同時，A、B兩物體的內能

15、可能不同，分子的平 均速率也可能不同答案解析解析解析溫度是分子平均動能的標志，內能是所有分子熱運動動能和分子勢能的總和，故溫度不變時，內能可能變化，A項錯誤；兩物體溫度相同，內能可能不同，分子的平均動能相同，但分子的平均速率可能不同，故D項正確；最易出錯的是認為有熱量從A傳到B，A的內能肯定大，其實有熱量從A傳到B，只說明A的溫度高，內能大小還要看它們的總分子數(shù)和分子勢能這些因素，故C項錯誤；機械運動的速度與分子熱運動的平均動能無關，故B項錯誤.比較物體內能的大小和判斷內能改變的方法比較物體內能的大小和判斷內能改變的方法具體比較和判斷時，必須抓住物體內能的大小與分子總數(shù)、溫度、物體的體積及物態(tài)

16、等因素有關，結合能量守恒定律，綜合進行分析.(1)當物體質量m一定時(相同物質的摩爾質量M相等)，物體所含分子數(shù)n就一定.(2)當物體溫度一定時，物體內部分子的平均動能就一定.(3)當物體的體積不變時，物體內部分子間的相對位置就不變，分子勢能也不變.(4)當物體發(fā)生物態(tài)變化時，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內能也隨之變化.總結提升總結提升四、氣體的壓強(1)如圖3所示，密閉容器內封閉一定質量的氣體，氣體的壓強是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的嗎？導學探究導學探究答案答案不是，是分子撞擊器壁而產(chǎn)生的.答案圖3(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10 cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察

17、秤的指針的擺動情況.如圖4所示，再從相同高度把100?；蚋嗟亩沽＿B續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針的擺動情況.使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上，觀察指針的擺動情況.用豆粒做氣體分子的模型，試說明氣體壓強產(chǎn)生的原理.答案答案說明氣體壓強的大小跟兩個因素有關：一個是氣體分子的平均動能，一個是分子的密集程度.答案圖4知識深化知識深化1.氣體壓強的產(chǎn)生：氣體壓強的產(chǎn)生：單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力.所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.2.決定氣體壓強大小的因素決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素

18、氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大.氣體分子的平均動能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大.(2)宏觀因素：氣體的體積：一定質量氣體的體積越大，氣體的分子密度越小，氣體的壓強越小.氣體的溫度：氣體的溫度越高，氣體的分子平均速率越大，氣體的壓強越大.特別提醒特別提醒由于大量氣體分子向各個方向運動的概率相等，因而氣體內部壓強

19、處處相等.例例5下列說法正確的是 A.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作 用力B.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作 用力C.氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大答案解析解析解析氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的平均作用力，故A正確，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均動能和氣體分子密集程度均有關，故C、D錯誤.氣體壓強問題的解題思路氣體壓強問題的解題思路1.明確氣體壓強產(chǎn)生的原因大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞.壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力；2.

20、明確氣體壓強的決定因素氣體分子的密集程度與平均動能；3.只有知道了這兩個因素的變化，才能確定壓強的變化，任何單個因素的變化都不能決定壓強是否變化.總結提升總結提升達標檢測達標檢測1.(分子動能、溫度分子動能、溫度)下列說法正確的是 A.只要溫度相同，任何物體分子的平均動能都相同B.分子動能指的是由于分子定向移動具有的動能C.100個分子的動能和分子勢能的總和就是這100個分子的內能D.溫度高的物體中每一個分子的運動速率大于溫度低的物體中每一個 分子的運動速率答案1234解析解析解析溫度相同，物體分子的平均動能相同，A正確；分子動能是由于分子無規(guī)則運動而具有的動能，B錯誤；物體內能是對大量分子而

21、言，對100個分子毫無意義，C錯誤；相同物質，溫度高的物體分子平均速率大，溫度是分子平均動能大小的標志，對單個分子沒有意義，D錯誤.12342.(分子勢能分子勢能)下列關于分子力和分子勢能的說法正確的是 A.當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而 增大B.當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而 減小C.當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而 增大D.當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而 減小答案1234解析解析解析當分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離增大，分子力做負功，分子勢能增大，所以A、B錯誤；當

22、分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離減小，分子力增大，分子力做負功，分子勢能增大，所以C正確，D錯誤.12343.(內能內能)關于物體的內能，下列說法中正確的是 A.機械能可以為零，但內能永遠不為零B.溫度相同、質量相同的物體具有相同的內能C.溫度越高，物體的內能越大D.0 的冰的內能與等質量的0 的水的內能相等答案1234解析解析解析機械能是宏觀能量，可以為零，而物體內的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，且存在相互作用力，所以物體的內能永不為零，A項正確；物體的內能與物質的量、溫度和體積及物態(tài)有關，B、C、D錯誤.4.(氣體的壓強氣體的壓強)(多選)兩個相同的密閉容器中分別裝有等質量的同種氣體，已知容器中氣體的壓強不相同，則下列判斷中正確的是 A.壓強小的容器中氣體的溫度比較高B.壓強大的容器中氣體單位體積內的分子數(shù)比較少C.壓強小的容器中氣體分子的平均動能比較小D.壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大答案解析12341234解析解析相同的密閉容器分別裝有等質量的同種氣體，說明它們所含的分子總數(shù)相同，即分子數(shù)密度相同，B錯；壓強不同，一定是因為兩容器氣體分子平均動能不同造成的，壓強小的容器中分子的平均動能一定較小，溫度較低，故A錯，C對；壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大，故D正確.