高中物理 溫度與內(nèi)能課件 魯科版選修3-3.ppt

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,,高中物理·選修3-3·魯科版,,,第3節(jié) 溫度與內(nèi)能,[目標(biāo)定位] 1.了解溫度與分子的平均動(dòng)能，知道溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志． 2.知道什么是分子勢(shì)能，知道分子勢(shì)能隨分子距離變化的關(guān)系． 3.知道什么是內(nèi)能，知道物體內(nèi)能的決定因素．,一、溫度與分子平均動(dòng)能 1．分子動(dòng)能：分子由于做熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能． 2．平均動(dòng)能：大量分子動(dòng)能的 ． 3．溫度與平均動(dòng)能的關(guān)系 (1)溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能 ；溫度降低時(shí)，分子平均動(dòng)能 ．(填“增加”或“減小”) (2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與物體的熱力學(xué)溫度成 ． (3)溫度的微觀本質(zhì)：溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng) 的標(biāo)志．,平均值,增加,減小,正比,平均動(dòng)能,,二、分子勢(shì)能 1．定義：分子具有的由分子間的相對(duì)位置決定的勢(shì)能． 2．分子勢(shì)能的決定因素 (1)宏觀上：與物體的 有關(guān)． (2)微觀上：與分子間的 有關(guān)． ①若rr0，當(dāng)r增大時(shí)，分子勢(shì)能 ． ②若rr0，當(dāng)r減小時(shí)，分子勢(shì)能 ． ③若r＝r0，分子勢(shì)能最?。?體積,距離,增加,增加,三、物體的內(nèi)能 1．定義：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和 的總和． 2．普遍性：分子永不停息地做 、分子間 ，所以任何物體都具有 ． 3．相關(guān)因素：物體的內(nèi)能與物體的 、 和 有關(guān)．,分子勢(shì)能,無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),有相互作用力,內(nèi)能,質(zhì)量,溫度,體積,4．改變內(nèi)能的方式： 和 (1)做功可以使其他形式的能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，內(nèi)能的變化量可以用 來(lái)量度． (2)熱傳遞改變物體內(nèi)能時(shí)，內(nèi)能的變化量由 來(lái)量度，熱量和內(nèi)能變化的過(guò)程相聯(lián)系，熱量是 ．,做功,熱傳遞,做功的多少,熱量,過(guò)程量,,一、對(duì)分子動(dòng)能的理解 1．單個(gè)分子的動(dòng)能 由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，在某時(shí)刻物體內(nèi)部各個(gè)分子的動(dòng)能大小不一，就是同一個(gè)分子，在不同時(shí)刻的動(dòng)能也是不同的，所以單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有意義．,2．分子的平均動(dòng)能 (1)溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的客觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大、有的分子動(dòng)能甚至還減小，個(gè)別分子的動(dòng)能大小與溫度沒(méi)有關(guān)系，但總體上所有分子動(dòng)能的總和隨溫度的升高而增加． (2)分子的平均動(dòng)能只由溫度決定，與物質(zhì)種類(lèi)、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無(wú)關(guān)，只要溫度相同，分子的平均動(dòng)能都相等，由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不同．,3．溫度的意義 (1)宏觀：描述物體的冷熱程度． (2)微觀：分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．,【例1】 下列關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，正確的說(shuō)法是 ( ) A．某物體的溫度是0 ℃，說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零 B．物體溫度升高時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 C．物體溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大 D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高 答案 C,解析 某種氣體溫度是0 ℃，物體中分子的平均動(dòng)能并不為零，因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌剡\(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，平均動(dòng)能增大，但并不是所有分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)，C對(duì)；物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，物體的動(dòng)能越大，這并不能代表物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以物體的溫度不一定高，D錯(cuò)．,借題發(fā)揮 (1)雖然溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但是零度(0 ℃)時(shí)物體中分子的平均動(dòng)能卻不為零． (2)物體內(nèi)分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速度和物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度是完全不同的兩個(gè)概念．,二、對(duì)分子勢(shì)能的深化理解 1．分子勢(shì)能 由分子間的相對(duì)位置決定的能叫分子勢(shì)能． 2．分子勢(shì)能的變化與分子間距離的關(guān)系 分子勢(shì)能是由分子間的相對(duì)位置決定的．當(dāng)分子間的距離發(fā)生變化時(shí)，分子力要做功．當(dāng)分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減??；,圖1－3－1,當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增大．由分子間的作用力F與分子間的距離r之間的關(guān)系(如圖1－3－1所示)可知(取r→∞時(shí)分子勢(shì)能為零)： (1)當(dāng)r?r0(r0表示兩分子間的平衡距離，下同)時(shí)，分子間的作用力小到可忽略不計(jì)，可以認(rèn)為分子間沒(méi)有相互作用力，這時(shí)的分子勢(shì)能為零(沒(méi)有分子勢(shì)能)． (2)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力．當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大．,(3)當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力．當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大． (4)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零．當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，因此r＝r0時(shí)分子勢(shì)能最?。?分子勢(shì)能與分子間的距離r的關(guān)系如圖1－3－2所示． 圖1－3－2,【例2】 甲、乙兩分子相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間的分子力可以忽略)，設(shè)甲固定不動(dòng)，在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過(guò)程中，關(guān)于分子勢(shì)能的變化情況，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．分子勢(shì)能不斷增大 B．分子勢(shì)能不斷減小 C．分子勢(shì)能先增大后減小 D．分子勢(shì)能先減小后增大 答案 D,解析 rr0時(shí)，兩分子靠近分子力時(shí)做正功，EP減??；rr0時(shí)，兩分子靠近分子力做負(fù)功，EP增加． 借題發(fā)揮 (1)分子勢(shì)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(shì)能減??；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．分子力做功的值等于分子勢(shì)能的變化量． (2)討論分子勢(shì)能變化時(shí)，絕不能簡(jiǎn)單地由物體體積的增大、減小就得出結(jié)論．導(dǎo)致分子勢(shì)能變化的原因是分子力做功情況．,三、內(nèi)能及相關(guān)概念的對(duì)比 1．區(qū)分三組概念 (1)內(nèi)能與熱量：內(nèi)能是狀態(tài)量，可以說(shuō)系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說(shuō)傳遞多少內(nèi)能；熱量是過(guò)程量，不能說(shuō)系統(tǒng)具有多少熱量，只能說(shuō)傳遞了多少熱量． (2)熱量與溫度 熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志．雖然熱傳遞的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是能量，不是溫度．,(3)熱量與功 熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過(guò)程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別． ①通過(guò)做功改變物體的內(nèi)能時(shí)，是其它形式的能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，內(nèi)能的變化量可以用做功的多少來(lái)量變． ②通過(guò)熱傳遞而改變物體內(nèi)能時(shí)，是內(nèi)能在不同物體間的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能的變化量由熱量來(lái)量變．,2．內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別 (1)內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)位置決定的能量，是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和．而機(jī)械能是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體形變等決定的能量，它是對(duì)宏觀物體整體來(lái)說(shuō)的． (2)物體具有內(nèi)能的同時(shí)又可以具有機(jī)械能．當(dāng)物體的機(jī)械能增加時(shí)，內(nèi)能不一定增加，但機(jī)械能與內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化．,【例3】 對(duì)于熱量、功和內(nèi)能，三者的說(shuō)法正確的是 ( ) A．熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義等同 B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度 C．熱量、功、內(nèi)能的單位不相同 D．熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的 答案 D,解析 物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過(guò)做功或熱傳遞兩種途徑，這三者的物理意義不同，A錯(cuò)；熱量是表示在熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能變化多少的，而功也是量度用做功的方式來(lái)改變物體內(nèi)能多少的，B錯(cuò)；三者單位都是焦耳，C錯(cuò)；熱量和功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，D正確．,【例4】 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中，溫度不變，內(nèi)能也不變 B．物體運(yùn)動(dòng)的速度增大，則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能增大 C．A、B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B，這說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能 D．A，B兩物體的溫度相同時(shí)，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同，分子的平均速率也可能不同,答案 D,解析 鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中要吸收熱量，所以?xún)?nèi)能增加，故A錯(cuò)；兩物體溫度相同，內(nèi)能可能不同，分子的平均動(dòng)能相同，故D項(xiàng)正確；有熱量從A傳到B，只說(shuō)明A的溫度高，內(nèi)能大小還要看它們的總分子數(shù)和分子勢(shì)能這些因素，故C項(xiàng)錯(cuò)；機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度增大，動(dòng)能增加，與分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能無(wú)關(guān)系，內(nèi)能也不一定增加，故B錯(cuò).,