人教版高中物理选修3-3教案：7.5 内能
第五节内能
一、教学目标
1、知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2、知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
4、能够区别内能和机械能。
二、教学重点与难点
本节的重点是通过对分子动能和势能的分析，使学生知道物体的内能跟温度和体积有关。
难点是让学生了解分子势能随分子间距的变化规律。
三、教学方法与建议
阅读法、分析比较法、类比法
四、学情分析
这节是概念性很强的课，又是不能从物理实验或物理现象直接得出的课。
就学生而言，要知道概念引入的目的、确切含义、与其它概念的区别和联系。
所以学生要根据教师给出的例题，经过分析推理后加深对概念的认识。
可能在分子势能的讲解方面，教师要花点时间仔细讲解，以帮助学生掌握。
五、教学过程
（一）引入新课
1、复习回顾
请学生回顾分子动理论的内容。
物体是由大量分子组成的
分子在做永不停息的无规则运动
分子间存在引力和斥力
2、引导学生作这样的类比：
（1）运动着的汽车具有动能，运动着的分子也具有动能——分子动能；
（2）落下的苹果和地球间有引力作用而有重力势能，分子间有作用力,分子间也有势能——分子势能
从而得出物体内能的概念：物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（二）进行新课
1、分子动能
阅读课本P14对应内容，作如下归纳：
（1）分子平均动能：所有分子动能的平均值。
（2）温度是分子平均动能的宏观标志。
温度越高，分子的平均动能越大。
（3）注意：
①温度高的物体内部也有动能很小的分子。
②不同物质，温度相同，分子的平均动能就相同，但分子的平均速率不一定相同。
[例1]关于物体的温度与分子动能的关系下列说法正确的是（）
A.某种物体的温度是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.物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加
D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高
[例2]一块10℃的铁与一块10℃的铝相比较，以下说法正确的是（）
A 铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B 铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等
C 铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等
D 以上说法均不正确
2、分子势能
先让学生阅读课本，再作如下归纳、讲解：
（1）分子势能的大小由分子间的相对位置决定
因为分子势能决定于分子力的大小和分子间距离的大小，而分子力又是与分子间的距离有关的，故分子势能的大小由分子间的相对位置决定。
（2）分子势能的大小与分子间距离的关系
通过对分子间作用力的分析，以及分子距离变化时分子力做功情况的分析，得出以下结论，并与弹簧的弹性势能相类比。
①当分子间距r>r0时，r 越小，势能越小
②当分子间距r<r0时，r 越小，势能越大
[思考与讨论]：和学生一起完成课本P15的思考与讨论，并作出分子势能与分子间距的关系图如右。
[例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，下列说法正确的是（）
A r > r0时，分子力做正功，动能增大，势能减小
B r = r0时，动能最大，势能最小
C r < r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大
D 以上都不对
[思考]设r＝r0时分子间作用力为零，则r = r0时，势能最小，是否可以理解为r = r0时，势能为零？
（3）分子势能最小并不表示分子势能为零。
分子势能的正负代表大小。
（4）分子势能的宏观决定因素：体积
3、物体的内能
阅读课本相应内容，请学生归纳以下结论：
（1）定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）内能是对一个宏观物体而言，不存在某个分子内能的说法。
（3）物体分子数由_________决定，分子平均动能由_____决定，分子势能由______决定，故物体的内能有_________、_______、_____共同决定。
（4）物体的内能跟物体机械运动状态无关
[例4]下列说法正确的是（）
A 分子的动能与分子的势能叫做这个分子的内能
B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C 物体的速度增大时，物体的内能增大
D 物体的动能减小时，物体的温度可能增加
(三)课堂总结
请学生总结本节课的内容。
（四）课后作业
阅读课本，完成P16的“问题与练习”。
物理选修3-3_7.5内能
分子 动能
•分子因热运动而具有的能量 •同温度下各分子的分子动能ＥK 不同 •分子动能的平均值仅和温度有关
•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 •r＜r0时,r↓→ＥP↑; •ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑。 •ｒ＝ｒ0时，ＥP最小 •ＥP随物态的变化而变化
分子 势能
物体 内能
此外，还跟物体物态（固、液、气）有关。
即时讨论①
1 、同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同吗？ 不同物质分子热运动的平均速率是否相同？
2 、温度能反映个别分子的动能大小吗？同一温度， 各个分子的动能一定相同吗？
即时讨论②
3、关于分子的动能，下列说法中正确的是( ) A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大 B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大 C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一 定减小 D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度 大小无关
•物体内所有分子的ＥK 和ＥP 总和 •物体的内能与物质的量、温度和体积有关
•在热现象的研究中，一般不考虑物体的机械能
经典例题1
质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分 子间的势能,则 A.氧气的内能较大 B.氢气的内能较大 C.两者内能相等 D.氢气分子的平均动能较大
经典例题2
对于下列物体内能的议论，正确的有 A.0℃的水比0℃的冰内能大。 B.物体运动的速度越大，则内能越大。 C.水分子的内能比冰分子的内能大。 D.100克0℃的冰比100克0℃的水内能小。
7.5
内能
人教版 选修3-3
A 认为气体分子平均速率大，温度就高，这 是对气体温度的微观本质的错误认识，气体 分 温度是气体分子平均动能的标志，而分子的 子 动 理 平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与 论 分子的质量有关． 本题涉及两种不同气体（即分子质量不同）， 它们的分子质量无法比较．因而无法比较两 种气体温度的高低．故 A 、 B 错， C 正确，速 率的平均值大，并不一定每个分子速率都大， 故D错． 所以，正确选项是C ．
物理(人教版选修3-3)课件第7章第5节内能
(2) 分 子 的 平 均 动 能 大 小 只 由 温 度 决 定 ， 与 物 质 的 种 类 无 关．也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动 的平均动能都相同．由于不同物质分子的质量不尽相同，因 此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率也不尽相 同．
二、分子势能与分子间距离及分子力做功的关系 分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的
3．如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可
忽略不计)的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关系 可用如图所示的曲线表示．从图线上看出，当r＝r0时，分子势 能最小．
4．分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能 随弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压 缩，势能都会增加．
思路点拨：解答本题时应把握以下三点：(1)温度是大量分 子无规则热运动的平均动能的标志．
(2)大量分子无规则热运动遵循统计规律. (3)物体机械能与内能本质不同．
解析：某种物体温度是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，从微观上讲，分子运动快 慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的 概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率 大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动剧 烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的 运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部 分子的热运动，则物体的温度不一定高．
答案：A
三、物体的内能及决定因素
下列说法正确的是 A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C．物体的速度增大时，物体的内能增大 D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
人教版高中物理选修3-3教学案：第七章第5节内能
第5节内能1.做热运动的分子拥有的动能，即为分子动能。
2．所有分子动能的均匀值叫分子均匀动能，温度是分子均匀动能的标记。
3．分子势能由分子间的相对地点决定，从宏观上看，分子势能与物体的体积有关。
4．物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能。
5．物体的内能大小由物质的量、物体的温度及物体的体积共同决定。
一、分子动能1．定义因为分子永不暂停地做无规则运动而拥有的能。
2．分子的均匀动能所有分子热运动动能的均匀值。
3．温度的微观意义温度是分子热运动的均匀动能的标记。
二、分子势能1．定义：由分子间的分子力和分子间的互相地点决定的能。
2．决定要素(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。
(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关。
3．分子势能与分子间距离的关系(1)当 r>r0时，分子力表现为引力，若 r 增大，需战胜引力做功，分子势能增大。
(2)当 r<r0时，分子力表现为斥力，若 r 减小，需战胜斥力做功，分子势能增大。
(3)当 r＝ r0时，分子力为零，分子势能最小。
三、内能1．定义物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
2．决定要素物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。
1．自主思虑——判一判(1)温度高则物体的每个分子的动能都大。
( ×)(2)20 ℃的水和20 ℃的铜的分子均匀动能同样。
( √)(3) 物体的体积增大，分子势能增大，体积减小，分子势能减小。
( ×)(4)物体运动的速度越快，内能越大。
( ×)(5) 某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的均匀动能为零。
( ×)(6)分子力做正功，分子势能减小。
( √)2．合作研究——议一议(1)在热现象的研究中，为何研究单个分子的动能没存心义，而是要研究所有分子的动能的均匀值？提示：物体内分子是大批的，各个分子的速度大小不一样，所以，每个分子的动能大小不一样，而且还在不断地改变。
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7 5、内能教目标．在物知识方面要求：（1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。
（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变而变的定性规律。
（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。
．在培养生能力方面，这节课中要让生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物概念，又要让生初步知道三个物规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。
因此，教中着重培养生对物概念和规律的解能力。
．渗透物方法的教育：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。
在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推方法。
重点、难点分析．教重点是使生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），掌握三个物规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。
2．区分温度、内能、热量三个物量是教上的一个难点；分子势能随分子间距离变的势能曲线是教上的另一难点。
主要教过程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，也有相应的能量变。
另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。
那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天习的问题。
教过程的设计一、温度的宏观和微观意义是什么？如何解？分子的无规则运动特点是多、变、快、乱，在热现象中，关心的是多个发分子，而不是单个分子。
（1）、分子的平均动能――所有分子的动能的平均值～10－26 g v＝10 5 / （2）、温度：宏观――表示物体的冷热程度微观――是物体平均动能的标志（3）、温度相同，平均动能就相同，不论物体的组成、结构、种类和物态 (无论如何)二、什么是分子势能？分子势能与什么有关？（1）、由于分子间存在着相互作用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量，叫做分子势能。
人教版高中物理选修3-3教案：7.5 内能(2篇)
第五节内能一、教学目标1、知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2、知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
4、能够区别内能和机械能。
二、教学重点与难点本节的重点是通过对分子动能和势能的分析，使学生知道物体的内能跟温度和体积有关。
难点是让学生了解分子势能随分子间距的变化规律。
三、教学方法与建议阅读法、分析比较法、类比法四、学情分析这节是概念性很强的课，又是不能从物理实验或物理现象直接得出的课。
就学生而言，要知道概念引入的目的、确切含义、与其它概念的区别和联系。
所以学生要根据教师给出的例题，经过分析推理后加深对概念的认识。
可能在分子势能的讲解方面，教师要花点时间仔细讲解，以帮助学生掌握。
五、教学过程（一）引入新课1、复习回顾请学生回顾分子动理论的内容。
物体是由大量分子组成的分子在做永不停息的无规则运动分子间存在引力和斥力2、引导学生作这样的类比：（1）运动着的汽车具有动能，运动着的分子也具有动能——分子动能；（2）落下的苹果和地球间有引力作用而有重力势能，分子间有作用力,分子间也有势能——分子势能从而得出物体内能的概念：物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（二）进行新课1、分子动能阅读课本P14对应内容，作如下归纳：（1）分子平均动能：所有分子动能的平均值。
（2）温度是分子平均动能的宏观标志。
温度越高，分子的平均动能越大。
（3）注意：①温度高的物体内部也有动能很小的分子。
②不同物质，温度相同，分子的平均动能就相同，但分子的平均速率不一定相同。
[例1]关于物体的温度与分子动能的关系下列说法正确的是（）A.某种物体的温度是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.物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高[例2]一块10℃的铁与一块10℃的铝相比较，以下说法正确的是（）A 铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等B 铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等C 铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等D 以上说法均不正确2、分子势能先让学生阅读课本，再作如下归纳、讲解：（1）分子势能的大小由分子间的相对位置决定因为分子势能决定于分子力的大小和分子间距离的大小，而分子力又是与分子间的距离有关的，故分子势能的大小由分子间的相对位置决定。
人教版高中物理选修3-3全册教案7.5 内能
·燃烧燃料供热
燃料种类包括煤、石油(汽油、柴油)、天然气、酒精、炭、柴、草、沼气(介绍沼气使用好处)燃烧后能量转化是燃料化学能转化为内能．
·电能供热
供热用电器种类包括电炉、电饭煲、电热毯、电取暖器、电热拖鞋、宇航员穿的电热保温装置等．(介绍电能供热好处是热效率高、无污染、操作简便)其能量转化是由电能转化为内能．
三．利用内能来做功
方法1、实验教学，做好水蒸气推开活塞的实验，学生从实验中学习如下问题：观察实验的现象；分析活塞退出的原因；思考实验过程中能量的转化；实验说明了什么；从实验中能受到什么启示．在此基础上介绍利用内能做功制造了热机，说明工业化社会的出现有赖于热机的发明和改进．
方法2、对于基础较好的班级，用上面的方法1进行实验，然后可以提供资料或学生查找资料，从利用内能来做功开始，到应用，到科技的发展，使学生体会科学技术的发展历程．
2．通过演示实验说明做功与物体内能的变化关系。
3．通过查找资料，了解地球的温室效应。
三、情感态度与价值观
1．通过探究使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
2．通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功和内能变化的关系。
3．通过分析、类比、学会用类比的方法研究问题。培养良好的科学态度和求实精神，帮助学生树立勇攀科学高峰的理想和志向。
热电联产(CHP)：采用蒸汽轮机驱动发电机发电，废气用来对现有锅炉装置补充加热．火力发电效率30%～35%，供热、发电联合的CHP总效率达80%．
3、供热对环境的影响
大气污染：煤燃烧生成的二氧化硫、氮氧化物形成被称“空中死神”的酸雨、酸雾．煤气等燃料生成了“温室效应”的罪恶魁首的二氧化碳．柴燃烧破坏森林，使生态环境恶化．水污染、固体废弃物污染．
新人教版高中物理选修3-3第七章《物体的内能》精品教案
学过程教教师指出：由此可见，温度是物体分子平均动能的标志。
2．分子势能。
（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）说明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？应答：当r=r0时，F=0，r＜r0时，F为力，r＞r0时，F为力。
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，F为引力，分子势能随着r的增大而增加。
此种情况与弹簧被拉长弹性势能的增加很相似。
②当r<r0时，F为斥力，分子势能随着r的减小而增加。
此种情况与弹簧被压缩时弹性势能的增加很相似。
小结：分子势能随着分子间距离变化而变化，而组成物体的大量分子间距离若增大（减小）则宏观表现为物体体积增大（减小）。
可见分子势能跟物体体积有关。
（3）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。
高中人教版物理选修3-3学案：7.5 内能 含答案
第五节内能【素养目标定位】※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，知道分子势能的决定因素※※理解物体内能的含义【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1分子动能和分子势能分子能量比较内容分子动能分子势能定义分子__无规则运动__而具有的能由分子力和分子间__相对位置__决定的能大小决定因素物质的__温度__是它的分子热运动的平均动能的标志宏观上与物体的__体积__有关，微观上与__分子间距离__有关知识点2物体的内能1．定义物体中__所有分子__的热运动动能与__分子势能__的总和。
2．决定因素(1)分子总个数由物体__物质的量__决定。
(2)分子热运动的平均动能由__温度__决定。
(3)分子势能宏观上与物体的__体积__有关。
(4)物体的内能由__物质的量__、__温度__、__体积__共同决定。
3．内能的普遍性：因为一切物体都是由不停地做无规则__热运动__且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能。
辨析思考『判一判』(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。
(√)(2)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大。
(×)(3)分子势能可以为正值、负值、零值。
(√)(4)一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能。
(×)(5)当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化。
(×)(6)温度高的物体一定比温度低的物体内能大。
(×)『选一选』下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是(B)A．温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度就越高B．分子的势能跟物体的体积有关C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D．静止的物体没有内能解析：温度是分子平均动能的标志，是大量的分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，故A错误；分子的势能跟物体的体积有关，故B正确；物体的内能与物体的物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体含有的内能多，更不能说是热量多，故C错误；物体的内能与物体是否静止无关，静止是物体的宏观的运动状态，故D 错误。
高中物理 7.5 内能教案 新人教版选修3-3(2)
第五节内能一、教学目标1、知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2、知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
4、能够区别内能和机械能。
二、教学重点与难点本节的重点是通过对分子动能和势能的分析，使学生知道物体的内能跟温度和体积有关。
难点是让学生了解分子势能随分子间距的变化规律。
三、教学方法与建议阅读法、分析比较法、类比法四、学情分析这节是概念性很强的课，又是不能从物理实验或物理现象直接得出的课。
就学生而言，要知道概念引入的目的、确切含义、与其它概念的区别和联系。
所以学生要根据教师给出的例题，经过分析推理后加深对概念的认识。
可能在分子势能的讲解方面，教师要花点时间仔细讲解，以帮助学生掌握。
五、教学过程（一）引入新课1、复习回顾请学生回顾分子动理论的内容。
物体是由大量分子组成的分子在做永不停息的无规则运动分子间存在引力和斥力2、引导学生作这样的类比：（1）运动着的汽车具有动能，运动着的分子也具有动能——分子动能；（2）落下的苹果和地球间有引力作用而有重力势能，分子间有作用力,分子间也有势能——分子势能从而得出物体内能的概念：物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（二）进行新课1、分子动能阅读课本P14对应内容，作如下归纳：（1）分子平均动能：所有分子动能的平均值。
（2）温度是分子平均动能的宏观标志。
温度越高，分子的平均动能越大。
（3）注意：①温度高的物体内部也有动能很小的分子。
②不同物质，温度相同，分子的平均动能就相同，但分子的平均速率不一定相同。
[例1]关于物体的温度与分子动能的关系下列说法正确的是（）A.某种物体的温度是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.物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高[例2]一块10℃的铁与一块10℃的铝相比较，以下说法正确的是（）A 铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等B 铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等C 铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等D 以上说法均不正确2、分子势能先让学生阅读课本，再作如下归纳、讲解：（1）分子势能的大小由分子间的相对位置决定因为分子势能决定于分子力的大小和分子间距离的大小，而分子力又是与分子间的距离有关的，故分子势能的大小由分子间的相对位置决定。
7.5 内能 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修3-3 (3)
5 内能教学教法分析●课标要求认识温度是分子平均动能的标志．理解内能的概念．●课标解读1．知道温度是分子平均动能的标志，知道分子势能与体积有关．2．理解内能的概念及决定内能的因素．3．明确分子势能与分子间距离的关系．●教学地位本节主要学习分子的动能、分子势能和内能的概念．要求学生知道温度是分子平均动能的标志，物体的内能是一种不同于机械能形式的能，学习本节知识可以为以后学习的热力学第一定律打下基础.教学方案设计●新课导入建议飞机从地面起飞，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”．这种说法对吗？为什么？●教学流程设计课前预习：1.看教材；2.填写【课前自主导学】步骤1：导入新课，由机械能导入内能步骤2：教师提问，检查学生预习效果，并组织讨论步骤3：师生互动完成“探究1”总结对分子动能的理解步骤4：师生互动完成“探究2”总结对分子势能的理解步骤5：师生互动完成“探究3”总结对内能概念的理解步骤6：例题讲解，总结规律方法步骤7：完成“探究4”加深对温度意义的理解步骤8：学生练习，完成【当堂双基达标】步骤9：课堂小结：学生总结本节知识，老师布置【课时作业】课前自主导学知识1 分子动能1.基本知识(1)分子动能做热运动的分子跟运动的物体一样也具有动能，这就是分子动能．(2)分子的平均动能热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，叫做分子平均动能．(3)温度的微观解释温度是物体分子热运动平均动能的标志．2．思考判断(1)某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零．(×)(2)物体的温度升高时，所有分子的动能都增大．(×)(3)温度是分子热运动剧烈程度的标志．(√)3．探究交流运动的铁球速度越来越快，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？【提示】不对．铁球的速度变大，是指其机械运动的速度，即其机械运动的动能变大，而分子平均动能是指分子热运动的动能，与温度有关.知识2 分子势能1.基本知识(1)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的势能，这就是分子势能．(2)影响分子势能大小的因素微观上，分子势能的大小由分子间距离决定；宏观上，分子势能的大小跟物体的体积有关．2．思考判断(1)分子间距离增大时，分子势能一定增大．(×)(2)分子力做正功时，分子势能一定增大．(×)(3)当分子间距离为r＜r0时，分子力为斥力，这时减小分子间的距离，分子势能增大．(√)3．探究交流分子势能与以前学过的哪种能量具有相似的特点？【提示】分子势能同重力势能、电势能相似，是由于分子间或物体间、电荷间存在相互作用，又由其相对位置决定的能量.知识3 物体的内能1.基本知识(1)定义物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能．(2)决定因素①分子总个数由物体物质的量决定．②分子热运动的平均动能由温度决定．③分子势能宏观上与物体的体积有关．④物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定．2．思考判断(1)火车运动的越快，火车的内能越大．(×)(2)物体的内能只由物体的温度决定．(×)(3)物体的温度和体积变化时，内能一般要发生改变．(√)3．探究交流0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时，内能是否发生变化？【提示】0 ℃的冰熔化为0 ℃的水，温度不变，分子的平均动能不变，但由于冰的体积减小，变成水后分子势能发生变化，故内能发生变化.课堂互动探究探究1 对分子动能的理解【问题导思】1．物体中每个分子无规则运动的动能是否相同？2．为什么说温度是分子平均动能的标志？3．分子的平均动能与分子的种类和质量是否有关？1．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且不为零．(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化．(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．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，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大．个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的．但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．(2)理想气体的分子平均动能大小只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，即只要温度相同，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质的分子质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质的分子运动平均速率大小一般不相同．特别提醒1．温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，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，与单个分子的动能没有关系．2．温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关．例1 关于分子动能，正确的说法是()A．某种物体的温度是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．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高【审题指导】(1)一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，0 ℃的物体的分子平均动能不为零．(2)温度是分子平均动能的标志，与单个分子的动能无关．【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，从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动加剧，则物体的温度不一定高，所以选C项．【答案】 C规律总结每个分子都有分子动能且不为零，热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．迁移应用1．(2013·西安检测)当物体的温度升高时，下列说法中正确的是()A．每个分子的温度都升高B．每个分子的热运动都加剧C．每个分子的动能都增大D．物体分子的平均动能增大【解析】温度是分子平均动能的标志，具有统计的物理意义，对单个或少量分子无意义．物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但仍可能有某些分子动能减小，故答案选D.【答案】 D探究2 对分子势能的理解【问题导思】1．分子势能与分子间距离有什么关系？2．当分子间的距离为多大时，分子势能最小？3．决定分子势能的宏观因素和微观因素是什么？1．分子势能的变化规律(1)当分子间的距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离增大而增大．(2)当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间的距离减小而增大．图7－5－1(3)如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能E p与分子间距离r的关系可用图7－5－1所示的曲线表示．从图线上看出，当r＝r0时，分子势能最小．2．影响因素(1)宏观上：分子势能的大小与体积有关．(2)微观上：分子势能与分子之间的相对位置有关．特别提醒：1．分子势能最小与分子势能为零不是一回事．分子势能的正负代表大于或小于零势能点的分子势能，如E p＝－10 J，E p′＝0，则E p＜E p′.2．体积越大，分子势能不一定越大，如相同质量的0 ℃的水与0 ℃的冰，冰体积大，但水的分子势能大于冰的分子势能．例2 (2013·兰州检测)如图7－5－2所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F＞0为斥力，F ＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则()图7－5－2A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大【审题指导】c点为分子引力和斥力的分界点，a到c为引力，c到d为斥力，a到c 乙分子一直加速运动，c到d为减速．【解析】乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错，B对；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错．【答案】BC规律总结分子力做功是物体分子势能变化的唯一原因，只有分子力对物体做功时，分子的总动能与分子总势能之和不变.迁移应用2．(2013·福建高考)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________．(填选图下方的字母)【解析】当r<r0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>r0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＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小．故选项B正确．【答案】 B探究3 对内能的理解【问题导思】1．决定物体内能的因素是什么？2．内能与机械能有哪些区别？3．内能和热量是否为同一概念？1．内能的决定因素(1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．(2)从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．2．内能与机械能的区别内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能；机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．物体具有内能的同时又具有机械能．物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做着无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用．在热现象的研究中，一般不考虑物体的机械能．3．内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量．如果没有热传递，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能．例如，我们不能说“某物体在某温度时具有多少热量”．特别提醒1．研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能．2．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．例3 关于物体的内能，下列叙述中正确的是()A．温度高的物体比温度低的物体内能大B．物体的体积增大时，内能也增大C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同【审题指导】(1)温度不是决定内能大小的唯一因素；(2)内能相同，分子的平均动能不一定相同．【解析】温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体的分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，A错；物体的体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生变化，但不能确定分子势能是增大还是减小，即使分子势能增大，而分子的平均动能不能确定是否变化，也不能说明内能增大，B错；内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，C错；内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，D正确．【答案】 D迁移应用3．(2013·济南高二检测)容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内()A．冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B．水的分子平均动能大于冰的分子平均动能C．水的内能大于冰的内能D．冰的内能大于水的内能【解析】冰水混合物温度为0 ℃，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，C对，D错．【答案】 C探究4 综合解题方略——温度与分子动能、分子速率的关系例4 下列说法正确的是()A．在10 ℃时，一个氧气分子的分子动能为E k，当温度升高到20 ℃时，这个分子的分子动能为E k′，则E k′＜E kB．在10 ℃时，每一个氧气分子的温度都是10 ℃C．在10 ℃时，氧气分子平均速率为v1，氢气分子平均速率为v2，则v1＜v2D．在任何温度下，各种气体分子的平均速度都为零【审题指导】温度是大量分子热运动的“统计”平均效果的宏观反映，对单个分子是没有实际意义的．【规范解答】单个分子的动能、速率是随时变化的，因而是没有意义的，温度是大量分子做热运动时分子平均动能的标志，对个别分子也是没有意义的，A、B项错误．氧气与氢气温度相同，分子平均动能相等：E k1＝E k2，又因m1＞m2，则v1＜v2，C选项正确．速度是矢量，大量气体分子向各个方向运动的机会均等，所有分子的速度矢量和为零，故任何温度下，气体分子的平均速度都为零，故D选项正确．【答案】CD课堂小结【备课资源】内能与机械能的相互转化内能与机械能是两种不同形式的能量，在一定的条件下可以相互转化，并遵循能的转化与守恒定律.例如：物体自由下落时，物体中的分子在做无规则运动的同时还同时参与自由落体运动．物体的内能只和物体内分子的热运动有关，其中分子的平均动能不涉及物体宏观的动能；分子的势能也不涉及物体宏观的重力势能．如果没有空气阻力的话，不论物体自由下落多少，下落的速度多大，物体内分子热运动的平均动能和分子势能是不会发生变化的；如果有空气阻力作用的话，物体下落时机械能和物体的内能会发生相互转化.又如：空中飞行的子弹，它在做机械运动，对应有动能，一旦它射入固定的木板中，最后静止下来，它和木板的温度都升高，内能增大，子弹的机械能(动能)转化成为子弹和木板的内能．这一转化是通过子弹与木板之间的阻力做功来实现的．根据能的转化与守恒定律，在机械能与内能的转化过程中，消耗了多少机械能，就有多少机械能转化为内能.当堂双击达标1．下列物理量与物体的内能无关的是()A．物体的温度B．物体的体积C．质量D．物体的运动速度【解析】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D选项符合题意．【答案】 D2．有关“温度”的概念下列说法中正确的是()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【解析】温度是分子平均动能大小的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映，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．【答案】 B3．根据分子动理论，物体分子之间的距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是()A．当分子间的距离为r0时，分子具有最大势能B．当分子间的距离为r0时，分子具有最小势能C．当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最大值D．当分子间的距离为r0时，引力和斥力都是最小值【解析】当分子间的距离为r0时，分子间引力和斥力的合力为零，但引力与斥力既不都是最小值，也不都是最大值，此时分子具有最小势能，B正确．【答案】 B4．(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？【答案】(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多．(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多．(3)虽然100 ℃的水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多．(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多。