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- 2021-05-06 发布
内能
[
考纲下载
]
1.
知道温度是分子平均动能的标志
.
2
.
明确分子势能与分子间距离的关系
.
3
.
理解内能的概念及其决定因素
.
一、分子动能
1.
分子动能：由于分子永不停息地
做
而
具有的能量
.
2.
分子的平均动能
所有分子热运动动能
的
.
3
.
是
物体分子平均动能大小的唯一标志
.
无规则运动
平均值
温度
二、分子势能
1.
分子势能：由
分子间的
决定
的能
.
2.
决定因素
(1)
宏观上：分子势能的大小与物体
的
有关
.
(2)
微观上：分子势能与分子之间
的
有关
.
相对位置
体积
距离
三、内能
1.
内能：物体中
所有
与
的
总和
.
2.
普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则
的
，
所以任何物体都具有内能
.
3.
相关因素
(1)
物体所含的分子总数
由
决定
.
(2)
分子热运动的平均动能
由
决定
.
(3)
分子势能与物体
的
有关
.
故物体的内能
由
、
、
共同
决定，同时受物态变化的影响
.
分子的热运动动能
分子势能
热运动
物质的量
温度
体积
物质的量
温度
体积
1.
判断下列说法的正误
.
(1)
温度反映了每个分子热运动的剧热程度
.(
)
(2)
温度是分子平均动能的标志
.(
)
(3)
温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
.(
)
(4)
分子的势能是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化
.(
)
(5)
温度高的物体内能大
.(
)
[
即学
即用
]
答案
×
√
×
√
×
2.(1)1
千克
10
℃
的水比
10
千克
2
℃
的铁的分子的平均动能
____.
(2)
质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能
____.
答案
大
大
重点探究
一、分子动能
[
导学探究
]
(1)
为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？
答案
分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能
.
答案
(2)
物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？
(
3)
物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗
？
答案
温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的
.
所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变
.
答案
不是
.
分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关
.
答案
[
知识深化
]
1.
单个分子的动能
由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义
.
2.
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，具有统计意义
.
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的
.
(2)
由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同
.
特别提醒
分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关
.
解析
某种气体温度是
0
℃
，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，
A
错
；
当
温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，
B
错，
C
对
；
物体
的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高，
D
错
.
例
1
下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是
A.
某物体的温度是
0
℃
，说明物体中分子的平均动能为零
B.
物体温度升高时，每个分子的动能都增大
C.
物体温度升高时，分子平均动能增大
D.
物体的运动速度越大，则物体的温度越高
√
答案
解析
1.
虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度
(0
℃
)
时物体中分子的平均动能却不为零
.
2.
物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念
.
总结提升
答案
分子力
做功对应分子势能的变化
二、分子势能
[
导学探究
]
(1)
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？
答案
(2)
若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做什么功？分子势能如何变化？分子间距离减小时，分子力做什么功？分子势能如何变化？
(
3)
若分子力表现为斥力，分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢
？
答案
答案
负功 分子势能增加 正功 分子势能
减小
答案
分子间
距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大
.
[
知识深化
]
1.
分子力、分子势能与分子间距离的关系
分子间距离
r
＝
r
0
r
＞
r
0
，
r
增大
r
＜
r
0
，
r
减小
分子力
等于零
表现为引力
表现为斥力
分子力做功
分子力做负功
分子力做负功
分子势能
最小
随分子间距离的增大而增大
随分子间距离的减小而增大
分子势能与分子间的距离的关系图象如图
1
所示
.
图
1
2.
分子势能的特点
由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化
.
分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关
.
3.
分子势能的影响因素
(1)
宏观上：分子势能跟物体的体积有关
.
(2)
微观上：分子势能跟分子间距离
r
有关，分子势能与
r
的关系不是单调变化的
.
例
2
(
多选
)
两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近
.
在此过程中，下列说法正确的是
A.
分子力先增大，后一直减小
B.
分子力先做正功，后做负功
C.
分子动能先增大，后减小
D.
分子势能先增大，后减小
E.
分子势能和分子动能之和不变
√
答案
解析
√
√
解析
由分子动理论的知识，当两个分子从相距较远的位置相互靠近，直至不能再靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大，所以
A
错误
；
分子
引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增大后减小，所以
B
、
C
正确，
D
错误
；
因为
只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，所以
E
正确
.
1.
分子势能的变化情况只与分子力做功相联系
.
分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大
.
分子力做功的大小等于分子势能变化量的大小
.
2.
讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论
.
导致分子势能变化的原因是分子力做功
.
总结提升
例
3
(
多选
)
两分子间的斥力和引力的合力
F
与分子间距离
r
的关系如图
2
中曲线所示，曲线与
r
轴交点的横坐标为
r
0
.
相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近
.
若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是
A.
在
r
>
r
0
阶段，
F
做正功，分子动能增加，势能减小
B.
在
r
<
r
0
阶段，
F
做负功，分子动能减小，势能也减小
C.
在
r
＝
r
0
时，分子势能最小，动能最大
D.
在
r
＝
r
0
时，分子势能为
零
√
答案
解析
√
图
2
解析
由图可知：在
r
>
r
0
阶段，当
r
减小时
F
做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项
A
正确
；
在
r
<
r
0
阶段，当
r
减小时
F
做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项
B
错误
；
在
r
＝
r
0
时，分子势能最小，动能最大，故选项
C
正确
；
在
r
＝
r
0
时，分子势能最小，但不为零，故选项
D
错误
.
分子势能图象问题的解题技巧
1.
要明确分子势能、分子力与分子间的距离关系图象中拐点的不同意义
.
分子势能图象的最低点
(
最小值
)
对应的距离是分子平衡距离
r
0
，分子力图象与
r
轴交点的横坐标表示平衡距离
r
0
.
2.
要把图象上的信息转化为分子间的距离，再求解其他问题
.
总结提升
答案
微观上：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离
.
宏观上：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度和体积及物态
.
三、内能
[
导学探究
]
(1)
结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？
答案
(2)
物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？
答案
答案
物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系
.
组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零
.
[
知识深化
]
1.
内能的决定因素
(1)
宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响
.
(2)
微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定
.
2.
温度、内能和热量的比较
(1)
温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志
.
(2)
内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和
.
(3)
热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，等于物体内能的变化量
.
3.
内能和机械能的区别与
联系
内能
机械能
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体机械运动
常见的能量形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素
物质的量、物体的温度、体积及物态
物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量
大小
永远不等于零
一定条件下可以等于零
联系
在一定条件下可以相互转化
4.
物态变化对内能的影响
一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化
.
例
4
下列说法正确的是
A.
铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B.
物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体
的
内能
增大
C.
A
、
B
两物体接触时有热量从物体
A
传到物体
B
，这说明物体
A
的内能
大
于
物体
B
的内能
D.
A
、
B
两物体的温度相同时，
A
、
B
两物体的内能可能不同，分子的
平均
速率
也可能不同
√
答案
解析
解析
温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，
A
项错误
；
两
物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，故
D
项正确
；
最
易出错的是认为有热量从
A
传到
B
，
A
的内能肯定大，其实有热量从
A
传到
B
，只说明
A
的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故
C
项错误
；
机械运动
的速度与分子热运动的平均动能无关，故
B
项错误
.
比较物体内能的大小和判断内能改变的方法
具体比较和判断时，必须抓住物体内能的大小与分子总数、温度、物体的体积及物态等因素有关，结合能量守恒定律，综合进行分析
.
(1)
当物体质量
m
一定时
(
相同物质的摩尔质量
M
相等
)
，物体所含分子数
n
就一定
.
(2)
当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定
.
(3)
当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变
.
(4)
当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化
.
总结提升
达标检测
1
2
3
1.
(
分子动能
)
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
答案
解析
4
√
解析
温度是分子平均动能的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能由温度反映，故
A
、
D
错，
B
对
；
温度
不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，冰熔化为同温度的水就是一个例证，故
C
错
.
2.
(
分子势能
)
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
1
2
3
4
答案
解析
√
1
2
3
4
解析
当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以
A
、
B
错误
；
当
分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以
C
正确，
D
错误
.
3.
(
分子力和分子势能
)
下列四幅图中，能正确反映分子间作用力
F
和分子势能
E
p
随分子间距离
r
变化关系的图线是
答案
解析
1
2
3
4
√
解析
当
r
<
r
0
时，分子力表现为斥力，随分子间距离
r
增大，分子势能
E
p
减小；当
r
>
r
0
时，分子力表现为引力，随分子间距离
r
增大，分子势能
E
p
增大；当
r
＝
r
0
时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项
B
正确
.
解析
机械能是宏观能量，可以为零，而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，
A
项正确
；
物体
的内能与物质的量、温度和体积及物态有关，
B
、
C
、
D
错误
.
4.
(
内能
)
关于物体的内能，下列说法中正确的是
A.
机械能可以为零，但内能永远不为零
B.
温度相同、质量相同的物体具有相同的内能
C.
温度越高，物体的内能越大
D.0
℃
的冰的内能与等质量的
0
℃
的水的内能相等
1
2
3
4
解析
答案
√