2015年高中物理 7.5內(nèi)能教案 新人教版選修3-3

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1、 第五節(jié) 內(nèi)能 教學(xué)目標(biāo)： 1、知道分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟溫度有關(guān)，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。 2、知道什么是分子的勢(shì)能；知道改變分子間的距離，分子勢(shì)能就發(fā)生變化；知道分子勢(shì)能跟物體體積有關(guān)。 3、知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)。 4、能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能。 教學(xué)重點(diǎn)：正確理解物體的內(nèi)能。 教學(xué)難點(diǎn)：分子勢(shì)能。 教學(xué)方法：?jiǎn)柎鸱?、講述法 教學(xué)過(guò)程： （一）復(fù)習(xí)提問(wèn)，引入新課 1、分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容是什么？（學(xué)生回答） 2、能是什么？什么是動(dòng)能、勢(shì)能？大小跟什么因素有關(guān)？（學(xué)生回答） 教師：今天，我們要學(xué)習(xí)一種新形式的能量------內(nèi)

2、能 （二）新課教學(xué) 一、分子動(dòng)能 1、分子平均動(dòng)能 做熱運(yùn)動(dòng)的分子，都具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。由于分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，若想研究單個(gè)分子的動(dòng)能是非常困難、也是沒(méi)有必要的。熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，所以，重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，即分子平均動(dòng)能。 2、溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。 （1）溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，含有統(tǒng)計(jì)的意義，對(duì)于個(gè)別分子，溫度是沒(méi)有意義的。分子平均動(dòng)能的大小由溫度高低決定：溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大；溫度降低，分子的平均動(dòng)能減小；溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變。說(shuō)明：溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大

3、，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大，可能有個(gè)別的分子動(dòng)能反而減小。 （2）分子的平均動(dòng)能大小只由溫度決定，與物質(zhì)的種類(lèi)無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，只要處于同一溫度下，任何物質(zhì)分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，因此，在同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小也不相同。 二、分子勢(shì)能 1、分子勢(shì)能 由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互作用的勢(shì)能。這就是分子勢(shì)能。分子勢(shì)能的大小由分子間的相互位置決定。分子勢(shì)能的變化非常類(lèi)似于長(zhǎng)度變化的彈簧中的彈性勢(shì)能的變化。 2、影響分子勢(shì)能大小的因素 分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，即與物體的體積有關(guān)。分子勢(shì)能的變化與分子間的

4、距離發(fā)生變化時(shí)分子力做正功還是負(fù)功有關(guān)。具體情況如下： （1）當(dāng)分子間的距離時(shí)（此時(shí)類(lèi)似于被拉伸的彈簧），分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離增大時(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。 （2）當(dāng)分子間的距離時(shí)（此時(shí)類(lèi)似于被壓縮的彈簧），分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。 （3）當(dāng)時(shí)（此時(shí)相當(dāng)于彈簧處于自由伸長(zhǎng)狀態(tài)），分子勢(shì)能最小。 3、分子勢(shì)能變化曲線(xiàn)如下圖7．5–1所示。 7．5–1 說(shuō)明： （1）由于物體分子距離變化的宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化，所以微觀的分子勢(shì)能變化

5、對(duì)應(yīng)于宏觀的物體體積變化。但是，同樣是物體體積增大（或減?。?，有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能增大（或減小）(在范圍內(nèi))；有時(shí)體現(xiàn)為分子勢(shì)能減?。ɑ蛟龃螅?在范圍內(nèi))。 （2）分子勢(shì)能與物體體積有關(guān)，但不能簡(jiǎn)單理解成物體體積越大，分子勢(shì)能就越大；體積越小，分子勢(shì)能就越小。如0℃的水變成0℃的冰后，體積變大，但分子勢(shì)能減少。所以一般來(lái)說(shuō)，物體體積變化了，其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也將發(fā)生變化。具體怎么變化，關(guān)鍵要看在變化過(guò)程中分子力做正功還是負(fù)功。 （3）分子勢(shì)能最小并不一定是分子勢(shì)能為零。 三、內(nèi)能 物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。 1、任何物體都具有內(nèi)能 2、內(nèi)能的決定因素

6、物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動(dòng)能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。 3、內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別 內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念。內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)位置所決定的能；機(jī)械能是物體整體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)或物體形變所產(chǎn)生的能，它對(duì)物體的內(nèi)能沒(méi)有貢獻(xiàn)。在熱現(xiàn)象的研究中，一般不考慮物體的機(jī)械能。 四、典例探究 例1、有甲、乙兩個(gè)分子，甲分子固定不動(dòng)，乙分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個(gè)過(guò)程中，分子勢(shì)能的變化情況是( )

7、 A．不斷增大 B．不斷減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大 解析：分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系和彈簧非常相似，即分子力做正功分子勢(shì)能減小，分子力做負(fù)功分子勢(shì)能增加。當(dāng)乙分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處向r0移動(dòng)時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小；當(dāng)乙分子由r0向甲分子繼續(xù)靠近時(shí)，要克服分子斥力做功，分子勢(shì)能增大。所以移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，分子勢(shì)能是先減小、后增大。也可知當(dāng)分子間的距離為r0時(shí)，分子勢(shì)能最小。 本題的正確選項(xiàng)為D。 提示：①有關(guān)分子勢(shì)能隨分子間距離變化來(lái)判定分子勢(shì)能變化的問(wèn)題，首先要明確是在r＞r0范圍內(nèi)，還是在r＜r0范圍內(nèi)變化的。 例2、下列說(shuō)法正確的是( ) A．

8、分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能 B．物體內(nèi)分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定 C．物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大 D．物體的動(dòng)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加 分析：內(nèi)能是指物體的，一個(gè)分子無(wú)內(nèi)能可言，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的；物體的分子勢(shì)能由分子間距離決定，宏觀上反映為由物體的體積決定，所以選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的；物體的內(nèi)能與物體做宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的；物體的溫度由分子的平均動(dòng)能決定，與物體宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無(wú)關(guān)，因此選項(xiàng)D是正確的。 答案：D。 提示：分子動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能的變化特點(diǎn)及影響因素要非常熟練。 例3、1 g 100 ℃的水與1 g 100 ℃的水蒸氣相比較，

9、下述說(shuō)法中正確的是( ) A．分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同 B．分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同 C．內(nèi)能相同 D．1 g 100 ℃的水的內(nèi)能小于1 g 100 ℃的水蒸氣的內(nèi)能 解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又1 g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動(dòng)能相同，選項(xiàng)A正確。當(dāng)從100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣的過(guò)程中，分子距離變大，分子要克服分子引力做功，因而分子勢(shì)能增加，所以100 ℃的水的內(nèi)能小于100 ℃水蒸氣的內(nèi)能，選項(xiàng)D正確。故本題答案為：A D。 提示： 解決該題的關(guān)鍵是搞清物體的內(nèi)能與哪

10、些因素有關(guān)(從宏觀、微觀兩個(gè)角度)。 例4、氫氣和氧氣的質(zhì)量、溫度都相同，在不計(jì)分子勢(shì)能的情況下，下列說(shuō)法正確的是( ) A．氧氣的內(nèi)能較大 　B．氫氣的內(nèi)能較大 C．兩者的內(nèi)能相等 　D．氫氣分子的平均速率較大 解析：氫氣與氧氣的溫度相同，分子的平均動(dòng)能相同，由于氧分子質(zhì)量比氫分子質(zhì)量大，所以氫分子的平均速率更大。又因?yàn)閮煞N氣體的總質(zhì)量相等，氫分子質(zhì)量比氧分子質(zhì)量小，所以氫分子數(shù)大于氧分子數(shù)，氫氣的分子動(dòng)能總和大于氧氣的分子動(dòng)能總和，由于氣體分子間距離比較大，不計(jì)分子勢(shì)能，所以氫氣的內(nèi)能更大。 答案：BD。 提示：本題在不考慮分子勢(shì)能的條件下，物體的內(nèi)能等于所有的分子動(dòng)能之和，僅由溫度和分子數(shù)決定。 （三）課堂小結(jié): 學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容 （四）布置作業(yè)： 問(wèn)題與練習(xí)1、2、3 5