引入新课
我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中,也有相应的能量,这种能量就是我们今天学习的内能。
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新课教学
一.分子动能
问题设计:
1.为什么研究分子动能时候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.物体高速运动时,其分子的平均动能都会增大吗?
(1)组成物质的分子总在不停地运动着,所以运动着的分子具有动能,叫做分子动能。
(2)启发性提问:根据你对布朗运动实验的观察,分子运动有什么样的特点?
教师分析分子速率分布特点——在同一时刻有的分子速率大,有的分子速率小,从大量分子总体来看,速率很大和速率很小的分子是少数,大多数分子是中等大小的速率。
教帅进一步指出:由于分子速率不同,所以每个分子的动能也不同。对于热现象的研究来说,每个分子的动能是毫无意义的,而有意义的是物体内所有分子动能的平均值,此平均值叫做分子的平均动能。
(3)要学生讨论研究。
用分子动理论的观点,分析冷、热水的区别。
讨论结论应是:组成冷、热水的大量分子的速率各不相同,则其动能也各不相同,但就冷水总体来说分子的平均动能小于热水的分子平均动能。
教师指出:由此可见,温度是物体分子平均动能的标志(微观意义)。
即学即用:
1.下列关于分子动能的说法,正确的是( ).
A.物体的温度升高,每个分子的动能都增加
B.物体的温度升高,分子的总动能增加
C.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大
D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比
二、分子势能
问题设计:
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?
(1)根据复习提问的回答(地面上的物体与地球之间有相互作用力;发生了形变的弹簧各部分间存在着相互作用力,因此在它们的相对位置发生变化时,它们之间便具有势能)分子间也存在着相互作用力,所以分子也具有由它们相对位置所决定的能,称之为分子势能。
(2)分子势能与分子间距离的关系。
提问:分子力与分子间距离有什么关系?
回答:当r=r0 时,F=0,r<r0时,F为斥力,r>r0时,F为引力。
教师指出:由于分子间既有引力又有斥力,好象弹簧形变有伸长或压缩两种情况,因此分子势能与分子间距离也分两种情况。
1.当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,距离增大时,分子力做_____功,分子势能___________(增大还是减小)。此种情况与弹簧被拉长弹性势能的增加很相似。
2.当r0时,分子间的作用力表现为斥力,距离减小时,分子力做_____功,分子势能___________(增大还是减小)。此种情况与弹簧被压缩时弹性势能的增加很相似。
3. 从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为数值基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,分子在平衡位置处是分子势能_________
即学即用:
2.示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系,下列判断正确的是( )
A.
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当r<r0时,r越小,则分子势能Ep越大
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B.
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当r>r0时,r越小,则分子势能Ep越大
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C.
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当r=r0时,分子势能Ep最大
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D.
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当r→∞时,r越小,分子势能Ep最小
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三、物体的内能
教师指出:物体里所有的分子动能和势能的总和叫做物体的内能。由此可知一切物体都具有内能。
①物体的内能是由它的状态决定的(状态是指温度、体积、物态等)。
提问:对于质量相等、温度都是 100℃的水和水蒸气来说它们的内能相同吗?
质量相等意味着它们的分子数相同,温度相等意味着它们的 相同,但由于水蒸气分子间平均距离比水分子间平均距离大得多,分子势能也大得多,因而质量相等的水蒸气的内能比水大。
②物体的状态发生变化时,物体的内能也随着变化。
举例说明:当水沸腾时,水的温度保持不变,所供给的大量能用于把分子拉开,增大了分子势能,因而增大了物体的内能,当水汽凝结时,分子动能没有明显变化,但分子靠得更紧密了,分子势能便减小了,因此物体的内能减小了。
③物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。
a.静止在地面上的物体以地球为参照物,物体的机械能等于0,但物体内部的分子仍然在不停地运动着和相互作用着,物体的内能永远不能为0。
b.物体在具有一定的内能时,也可以具有一定的机械能。如飞行的子弹。
C.不能把物体的机械能和物体的内能混淆。只要物体的温度、体积、物态不变,不论物体的机械能怎样变化其内能仍保持不变。反之,尽管物体的内能在变化,它的机械能可以保持不变。
即学即用:
3.以下说法正确的是( ).
A.温度相等的两块铁(固体),其内能一定相等
B.温度不等的两物体,其内能一定不等
C.两物体的内能相等,其分子平均动能一定相等
D.两块相同物质组成 的物体(固体),质量相等,温度相同,体积相同,内能一样大
自我检测:
1.下列有关“温度”的概念的说法中正确的是( ).
A.温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B.温度是分子平均动能的标志
C.一定质量的某种物质,内能 增加,温度一定升高
D.温度升高时物体的 每个分子的动能都将增大
2.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.设r=r0时分子间作用力为零,则在一个分子从远处以某一动能向另 一个分子靠近的过程中,下列说法中正确的是( ).
A.r>r0时 ,分子力做正功,动能不断增大,势能减小
B.r=r0时,动能最大,势能最小
C.r
D.以上均不对
4.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是( ).
A.物体的温度越高,所含热量越多
B.物体的内能越大,热量越多
C.物体的温度越高,它的分子热运动的平均动能越大
D.物体的温度不变,其内能就不变化
内 能
一、分子动能
1.分子因热运动而具有的能量
2.分子动能的平均值仅和温度有关
二、分子势能
1.分子间因有相互作用力而具有的、由它们相对位置决定的能量
2.r<r0时,r↓→EP↑;r>r0时,r↑→EP↑。r=r0时,EP最低
三、物体内能
1.物体内所有分子的EK 和EP 总和
2.物体的内能与温度和体积,物质的量有关
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