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.知道什么是分子勢能,知道分子勢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、分子勢能 1.定義:分子具有的由分子間的相對位置決定的勢能. 2.分子勢能的決定因素 (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),分子勢能 . ②若rr0,當(dāng)r減小時(shí),分子勢能 . ③若r=r0,分子勢能最小.,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).,分子勢能,無規(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 來量度. (2)熱傳遞改變物體內(nèi)能時(shí),內(nèi)能的變化量由 來量度,熱量和內(nèi)能變化的過程相聯(lián)系,熱量是 .,做功,熱傳遞,做功的多少,熱量,過程量,,一、對分子動(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)能沒有意義.,2.分子的平均動(dòng)能 (1)溫度是大量分子無規(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、質(zhì)量、壓強(qiáng)、體積無關(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,正確的說法是 ( ) A.某物體的溫度是0 ℃,說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;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、對分子勢能的深化理解 1.分子勢能 由分子間的相對位置決定的能叫分子勢能. 2.分子勢能的變化與分子間距離的關(guān)系 分子勢能是由分子間的相對位置決定的.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),分子勢能減?。?圖1-3-1,當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí),分子勢能增大.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)為分子間沒有相互作用力,這時(shí)的分子勢能為零(沒有分子勢能). (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,分子勢能增大,因此分子勢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,分子勢能增大;當(dāng)r減小時(shí),分子力做負(fù)功,分子勢能增大,因此r=r0時(shí)分子勢能最小. 分子勢能與分子間的距離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程中,關(guān)于分子勢能的變化情況,下列說法正確的是 ( ) A.分子勢能不斷增大 B.分子勢能不斷減小 C.分子勢能先增大后減小 D.分子勢能先減小后增大 答案 D,解析 rr0時(shí),兩分子靠近分子力時(shí)做正功,EP減?。籸r0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,分子勢能減小;分子力做負(fù)功,分子勢能增加.分子力做功的值等于分子勢能的變化量. (2)討論分子勢能變化時(shí),絕不能簡單地由物體體積的增大、減小就得出結(jié)論.導(dǎo)致分子勢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,可以說系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說傳遞多少內(nèi)能;熱量是過程量,不能說系統(tǒng)具有多少熱量,只能說傳遞了多少熱量. (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量變. ②通過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,它是對宏觀物體整體來說的. (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】 對于熱量、功和內(nèi)能,三者的說法正確的是 ( ) 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)能和分子勢能的總和,而要改變物體的內(nèi)能可以通過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);熱量和功是過程量,內(nèi)能是狀態(tài)量,D正確.,【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(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程中要吸收熱量,所以內(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)能無關(guān)系,內(nèi)能也不一定增加,故B錯(cuò).,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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