二、物体的内能教案设计

课堂教学案

教材选修1-2

第一章

分子动理论

内能

课

题

§1.1 、物体的内能

（一）知识与技能

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. 教学

3.理解内能的概念及其决定因素. 目标

（二）过程与方法

（认识

领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题技能

情感）

时的重要性。

（三）情感、态度与价值观

1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。

2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。

教学重

难

点

教

具

重点：理解内能的构成．

难点：分子势能的变化，内能与机械能的区别。

讲义

一、分子动能

[问题设计]

分子处于永不停息的无规则运动中，因而具有动能.(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？(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？(3)物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？

答案

(1)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，因此各个分子作业

布置

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.(2)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.(3)分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关. [要点提炼]

1.温度的理解

(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志. (2)在微观上：温度是物体分子热运动的平均动能的标志. 第

1 页

共

7 页

教学模式

学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

2.分子动能的理解

(1)由于分子热运动的速率大小不一，因而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，即分子热运动的平均动能. (2)温度是大量分子平均动能的标志，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同. (3)分子的平均动能取决于物体的温度. (4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关.(填“有”或“无”). 二、分子势能

[问题设计]

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

分子力做功对应分子势能的变化. [要点提炼]

分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0的关系为：

(1)当r>r0时，分子力表现为引力，r增大时，分子力做负(填“正”或“负”)功，分子势能增大(填“增大”或“减小”). (2)当r

图1 三、内能

[问题设计]

物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？

第

2 页

共

7 页

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. [要点提炼]

1.内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和. 2.任何物体在任何温度下都具有内能.因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的. 3.内能的决定因素

(1)从微观上看，物体的内能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距离三个因素决定. (2)从宏观上看，物体的内能由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定. 4.内能与机械能的区别和联系

区别：(1)物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能.内能和机械能是两种不同形式的能量. (2)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动动能和分子势能的总和.而机械能是由物体的机械运动速度、相对参考面的高度、物体形变大小等决定的能量，它是对宏观物体整体来说的. 联系：物体具有内能的同时也可以具有机械能.当物体的机械能增加时，内能不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但机械能与内能之间可以相互转化.

一、分子动能

例1

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

解析

分子的动能与机械运动的速度无关，温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小. 答案

CD 第

3 页

共

7 页

二、分子势能

例2

甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是(

) A.分子势能不断增大

B.分子势能不断减小

C.分子势能先增大后减小

D.分子势能先减小后增大

解析

r>r0时，靠近时引力做正功，Ep减小；r

D 针对训练

如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是(

)

图2 A.当r

B.当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大

C.当r＝r0时，分子势能Ep最小

D.当r→∞时，分子势能Ep最小

解析

当rr0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A、C. 答案

AC 三、内能

例3

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第

4 页

共

7 页

同

解析

解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子热运动的平均动能的标志，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，1A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，但由Ek＝mv2知，2分子的平均速率v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.故正确答案为D. 答案

D 1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是(

) A.某物体的温度为0℃，说明物体中分子的平均动能为零

B.温度是分子热运动平均动能的标志

C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大

D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高

答案

B 解析

某物体温度是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，1A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由Ek＝2mv2.知分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误. 2.(分子势能)分子间距增大时，分子势能将(

) A.增大

B.减小

C.不变

D.不能确定

答案

D 解析

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；当第

5 页

共

7 页

分子力做负功时，分子势能增大. (1)当r>r0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大. (2)当r

) A.r＞r0时，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小

B.r＝r0时，分子动能最大，分子势能最小

C.r＜r0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大

D.以上均不对

答案

ABC 解析

一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r＝r0时，势能最小，动能最大. 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 °C的冰的内能与等质量的0 °C的水的内能相等

答案

A 解析

机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；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项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关，B、C、D三项错误，故选A.

板书

设计

第

6 页

共

7 页

内能r>r表现为引力r

具有的动能宏观上由温度决定

教后感

第

7 页

共

7 页