1、第七章第七章 分子动理论分子动理论第五节内能第五节内能学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6学习目标定位学习目标定位知道分子平均动能和温度的含义知道分子平均动能和温度的含义知道分子势能与分子间作用力的关系，知道知道分子势能与分子间作用力的关系，知道分子势能的决定因素分子势能的决定因素 理解物体内能的含义理解物体内能的含义课堂情景切入课堂情景切入分子永不停息地做无规则的热运动，所以分子具有动能；分子永不停息地做无规则的热运动，所以分子具有动能；分子之间存在着相互作用的引力和斥力，
2、所以分子和分子组成分子之间存在着相互作用的引力和斥力，所以分子和分子组成的系统就具有了势能，即分子势能。你知道分子动能和分子势的系统就具有了势能，即分子势能。你知道分子动能和分子势能分别与哪些因素有关吗？它们与物体的内能又有什么关系能分别与哪些因素有关吗？它们与物体的内能又有什么关系呢？呢？知识自主梳理知识自主梳理分子动能和分子势能分子动能和分子势能分子能量分子能量比较内容比较内容分子动能分子动能分子势能分子势能定义定义分子分子_而而具有的能具有的能由分子力和分子间由分子力和分子间_决定的能决定的能大小决定大小决定因素因素物质的物质的_是它是它的分子热运动的平均的分子热运动的平均动能的标志动能
3、的标志宏观上与物体的宏观上与物体的_有关，微观有关，微观上与上与_有有关关无规则运动无规则运动相对位置相对位置温度温度体积体积分子间距离分子间距离物体的内能物体的内能1定义定义物体中物体中_的热运动动能与的热运动动能与_的总和。的总和。2决定因素决定因素(1)分子总个数由物体分子总个数由物体_决定。决定。(2)分子热运动的平均动能由分子热运动的平均动能由_决定。决定。(3)分子势能宏观上与物体的分子势能宏观上与物体的_有关。有关。(4)物体的内能由物体的内能由_、_、_共同决定。共同决定。所有分子所有分子分子势能分子势能物质的量物质的量温度温度体积体积物质的量物质的量温度温度体积体积重点难点突
4、破重点难点突破一、分子动能一、分子动能1单个分子的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。物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能。(2)分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化。并且时刻在变化。(3)热现象是大量分子无规则运动的结果，个别分子动能没热现象是大量分子无规则运动的结果，个别分子动能没有意义。有意义。2分子的平均动能分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计规温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计规律。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能律。
5、温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。存在个别分子动能反而减小的可能，个别分子或几十都增大。存在个别分子动能反而减小的可能，个别分子或几十个，几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。个，几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。(2)理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，也就是说只要是同一温度下，任类、质量、压强、体积无关，也就是说只要是同一温度下，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质分子的质量不尽相何分子的平均动能都相同。由于不同物质分子的质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质
6、分子运动的平均速率大小一般同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同。不相同。特别提醒：特别提醒：温度是分子平均动能的温度是分子平均动能的“标志标志”或者说或者说“量度量度”，温度只，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应。与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应。答案：答案：BD解析：解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能有可能减小，均动能增加，但是其中个别分子的动能有可能减小，A错、错、B对。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对。分子的平均
7、动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以子总数的比值，所以C错、错、D对。对。二、分子势能二、分子势能1分子势能分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能，这就是分子势能。其大小由分子间的相对位置决定。的势能，这就是分子势能。其大小由分子间的相对位置决定。2分子势能与分子间距离的关系分子势能与分子间距离的关系分子势能的大小与分子间的距离有关，距离发生变化时，分子势能的大小与分子间的距离有关，距离发生变化时，分子力要做功，分子势能发生变化。分子势能随分子间距离的分子力要做功，分子势能发生变化。分子势能随分子
8、间距离的变化情况如图所示变化情况如图所示(取无穷远处取无穷远处Ep为为0)。(1)当分子间的距离当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的增大时，分子势能随分子间距离的增大而增大。而增大。(2)当分子间的距离当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间距离的减小时，分子势能随分子间距离的减小而增大。而增大。(3)当当rr0时，分子势能最小，但不为零。时，分子势能最小，但不为零。特别提醒：特别提醒：分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某种力对应又由相对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势种力对应又由相对位置决定的能量，且该种力做功等
9、于对应势能的变化。能的变化。下列关于分子势能的说法中正确的是下列关于分子势能的说法中正确的是()A当分子力表现为引力时，分子势能总是随分子间距离当分子力表现为引力时，分子势能总是随分子间距离的增大而增大的增大而增大B当分子力表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离当分子力表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而减小的减小而减小C当分子势能增大时，说明分子间距离在减小当分子势能增大时，说明分子间距离在减小D当分子势能减小时，说明分子力对分子做正功当分子势能减小时，说明分子力对分子做正功答案：答案：AD解析：解析：当分子力表现为引力时，分子间距离增大时，分子当分子力表现为引力时，分子间距离增大
10、时，分子力做负功，分子势能增大，故力做负功，分子势能增大，故A正确。当分子力表现为斥力正确。当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增加，故时，分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增加，故B错错误。当分子势能增大时，若分子力为引力，分子距离增大，若误。当分子势能增大时，若分子力为引力，分子距离增大，若分子力为斥力，分子距离减小，故分子力为斥力，分子距离减小，故C错误。根据功能关系可错误。根据功能关系可知，当分子势能减小时，说明分子力对分子做正功，故知，当分子势能减小时，说明分子力对分子做正功，故D正正确。确。三、物体的内能三、物体的内能物体中所有分子的热运动的动能和分子势
11、能的总和叫做物物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。体的内能。1内能的决定因素内能的决定因素物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因变化。还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和。为内能是物体所有分子的动能和分子势能的总和。2内能与机械能的区别和联系内能与机械能的区别和联系项目项目内能内能机械能机械能对应
12、的运对应的运动形式动形式微观分子热运动微观分子热运动宏观物体机械运动宏观物体机械运动能量常能量常见形式见形式分子动能、分子势能分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹物体动能、重力势能或弹性势能性势能能量存能量存在原因在原因由物体内大量分子的热运由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定动和分子间相对位置决定由物体做机械运动和物体由物体做机械运动和物体形变或被举高形变或被举高影响因素影响因素物质的量、物体的温度和物质的量、物体的温度和体积及物态体积及物态物体的机械运动的速度、物体的机械运动的速度、离地高度离地高度(或相对于零势或相对于零势能面的高度或弹性形变能面的高度或弹性形变)是否为零是否
13、为零永远不能等于零永远不能等于零一定条件下可以等于零一定条件下可以等于零联系联系在一定条件下可以相互转化在一定条件下可以相互转化特别提醒：特别提醒：(1)热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少。过程中内能转移的多少。(2)物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。改变；温度降低，内能可能增加。如图所示，小孩下滑过程中，从能量的转化和转移的角如图所示，小孩下滑过程中，从能量的转化和转移的角度可用下面三句话来概括度可用下面三句话来概括小孩
14、克服摩擦做功，动能转化为内能小孩克服摩擦做功，动能转化为内能小孩从滑梯上滑下时，重力势能转化为动能小孩从滑梯上滑下时，重力势能转化为动能小孩的臀部吸热，内能增加，温度升高小孩的臀部吸热，内能增加，温度升高以下排序正确的是以下排序正确的是()ABCD答案：答案：C解析：解析：小孩从高处由静止滑下，重力做功，重力势能转化小孩从高处由静止滑下，重力做功，重力势能转化为动能，在运动过程中，小孩要克服摩擦，消耗机械能为动能，在运动过程中，小孩要克服摩擦，消耗机械能(动能动能)转化为热能转化为热能(内能内能)，部分被小孩臀部吸收，温度升高，故能量，部分被小孩臀部吸收，温度升高，故能量转化顺序为转化顺序为，
15、C对，对，A、B、D错。错。考点题型设计考点题型设计关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是法是()A某种物体的温度是某种物体的温度是0说明物体中分子的平均动能为说明物体中分子的平均动能为零零B物体温度降低时，每个分子的动能都减小物体温度降低时，每个分子的动能都减小C物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多子数目增多D物体的运动速度越大，则物体的温度越高物体的运动速度越大，则物体的温度越高温度与分子动能的关系温度与分子动能的关系解析：解析：温度是分子平均动能的标志。温度是温度是分子平均动能
16、的标志。温度是0，物体中，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，A错；温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减错；温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小，小，B错；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平错；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，多，C项正确；物体的运动速度增大，宏观机械能项正确；物体的运动速度增大，宏观机械能(动能动能)增增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不
17、一定升高，大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D错。错。答案：答案：C点评：点评：本题易错选本题易错选A、B、D，由于分子处在永不停息的无，由于分子处在永不停息的无规则运动中，分子的平均动能永远不会为零，温度取决于分子规则运动中，分子的平均动能永远不会为零，温度取决于分子热运动的剧烈程度，与物体宏观有序的运动速度大小无关。热运动的剧烈程度，与物体宏观有序的运动速度大小无关。质量相同的质量相同的0冰和冰和0水，下列说法正确的是水，下列说法正确的是()A它们的分子数不同，而分子的平均动能相同它们的分子数不同，而分子的平均动能相同B它们的分子数相同，分子的平均动能也相同它们的分子数相
18、同，分子的平均动能也相同C分子的平均动能不同，冰小，水大分子的平均动能不同，冰小，水大D它们的内能不同，冰少，水多它们的内能不同，冰少，水多答案：答案：BD解析：解析：质量相同的质量相同的0冰和冰和0水，摩尔数相同，则分子数水，摩尔数相同，则分子数相同，温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子的平均相同，温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子的平均动能相同，故动能相同，故B正确，正确，A、C错误；若冰溶解成水，要吸收热错误；若冰溶解成水，要吸收热量，所以冰的内能比水的内能少，故量，所以冰的内能比水的内能少，故D正确。正确。用用r表示两个分子间的距离，表示两个分子间的距离，Ep表示两个分子
19、间表示两个分子间相互作用的势能，当相互作用的势能，当rr0时，两个分子间引力等于斥力，设两时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，分子间距离很远时，Ep0，则，则()A当当r0r10r0时，时，Ep随随r的增大而增大的增大而增大B当当rr0时，分子力的合力为引力，距离增大时，需时，分子力的合力为引力，距离增大时，需要克服分子引力做功，所以分子势能要克服分子引力做功，所以分子势能Ep增大；当增大；当rr0时，分子时，分子力的合力为斥力，距离力的合力为斥力，距离r减小时，需要克服分子斥减小时，需要克服分子斥力做功，分子势能也要增大。由上述分析可知，从力做功，分子势能也要增大。由上述分析可
20、知，从rr0出出发，无论增大距离发，无论增大距离r还是减小距离还是减小距离r，分子势能均增大，所以在，分子势能均增大，所以在rr0处，分子势能最小。由于题中已规定两分子距离很远时，处，分子势能最小。由于题中已规定两分子距离很远时，Ep0，所以，所以rr0处一定是处一定是Ep0。答案：答案：ABC点评：点评：分子力做正功还是做负功，决定分子势能是减小还分子力做正功还是做负功，决定分子势能是减小还是增大。是增大。下列四幅图中，能正确反映分子间作用力下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能和分子势能Ep随分子间距离随分子间距离r变化关系的图线是变化关系的图线是_。(填选图填选图下方的字母下方
21、的字母)答案：答案：B解析：解析：当当rr0时，分子力表现为引力，随分子时，分子力表现为引力，随分子间距离间距离r增大，分子势能增大，分子势能Ep增大。当增大。当rr0时，分子力为零，此时，分子力为零，此时分子势能最小。故选项时分子势能最小。故选项B正确。正确。下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A分子的动能与分子的势能之和，叫做这个分子的内能分子的动能与分子的势能之和，叫做这个分子的内能B物体的内能由物体的动能和势能决定物体的内能由物体的动能和势能决定C物体做加速运动时，其内能也一定增大物体做加速运动时，其内能也一定增大D物体的动能减小时，其温度可能升高物体的动能减小时，其温度可能升高对物体
22、的内能的理解对物体的内能的理解解析：解析：内能是大量分子组成的物体具有的，单个分子无内内能是大量分子组成的物体具有的，单个分子无内能可言，能可言，A项错，物体的内能是物体内所有分子热运动动能和项错，物体的内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和，由物体的温度、体积决定，与整个物体宏观分子势能的总和，由物体的温度、体积决定，与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关，物体做加速运动时，其动能增机械运动的动能和势能无关，物体做加速运动时，其动能增大，但内能不一定增大，故大，但内能不一定增大，故B、C错；当物体运动的动能减少错；当物体运动的动能减少时，其温度可能升高，如物体在粗糙的水平面上滑行，因
23、摩擦时，其温度可能升高，如物体在粗糙的水平面上滑行，因摩擦生热，动能减少温度升高，故生热，动能减少温度升高，故D项正确。项正确。答案：答案：D点评：点评：解有关解有关“内能内能”的题目时，应把握以下几点：的题目时，应把握以下几点：内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态；度、体积及物态；温度是分子平均动能的标志，与单个分子的动能，以及温度是分子平均动能的标志，与单个分子的动能，以及物体的动能无任何关系。物体的动能无任何
24、关系。下列物理量与物体的内能无关的是下列物理量与物体的内能无关的是()A物体的温度物体的温度B物体的体积物体的体积C质量质量D物体的运动速度物体的运动速度答案：答案：D解析：解析：物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关与物体的运动状态无关，所以与物体的运动状态无关，所以D选项符合题意。选项符合题意。甲、乙两名同学对甲、乙两名同学对0的水和的水和0的冰进行了如的冰进行了如下争论：下争论：甲说：甲说：“冰和水的温度相同，所以分子平均动能相等。质冰和水的温度相同，所以分子平均动能相等。质量相同时，冰的体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内量相同时，冰的
25、体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。能大于水的内能。”乙说：乙说：“0的水变成的水变成0的冰需要向外界放出热量，在质的冰需要向外界放出热量，在质量相同的情况下，水的内能大于冰的内能。量相同的情况下，水的内能大于冰的内能。”请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？开放开放探究探究解析：解析：乙同学的说法成立。甲同学认为冰的体积大，分子乙同学的说法成立。甲同学认为冰的体积大，分子势能大，这是错误的说法势能大，这是错误的说法(冰的体积大的主要原因在于宏观的冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大冰晶粒间空隙大)。分子势能大小与体
26、积有关，但二者并不一。分子势能大小与体积有关，但二者并不一定成正比。定成正比。0的冰变为的冰变为0的水需吸热，故水的内能大，它们的水需吸热，故水的内能大，它们相同的物理量是分子动能，不同的物理量是分子势能，显然水相同的物理量是分子动能，不同的物理量是分子势能，显然水的分子势能大。的分子势能大。飞机从地面起飞，随后在高空做高速航行，有人说：飞机从地面起飞，随后在高空做高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也增大了增
27、大了”。这种说法对吗？为什么？。这种说法对吗？为什么？答案：答案：这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的，与机械运动无关，机械运动速度的改变以及竖直体积决定的，与机械运动无关，机械运动速度的改变以及竖直高度的变化仅改变的是乘客的机械能，不能因此判断其内能的高度的变化仅改变的是乘客的机械能，不能因此判断其内能的变化情况。变化情况。易错案例剖析易错案例剖析易错点：不能正确认识分子势能与分子间距离的易错点：不能正确认识分子势能与分子间
28、距离的关系导致错误关系导致错误案例：案例：分子间距离增大时，分子势能将分子间距离增大时，分子势能将()A增加增加B减小减小C不变不变D不能确定不能确定易错分析：易错分析：易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因A误认为分子间距越大，分子势能越大误认为分子间距越大，分子势能越大正确解答：正确解答：分子势能的变化与分子力做功紧密联系。当分分子势能的变化与分子力做功紧密联系。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加。增加。(1)当当rr0时，分子间的作用力为引力，当分子间距离增大时，分子间的作用力为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大。时，分子力做负功，分子势能增大。(2)当当rr0时，分子间的作用力为斥力，当分子间距离增大时，分子间的作用力为斥力，当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小。时，分子力做正功，分子势能减小。经以上分析可知经以上分析可知D选项正确。选项正确。正确答案：正确答案：D
