高中物理人教版选修3-3教案《内能》.pdf

高中物理人教版选修3-3教案《内能》

内能

目标导航

(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。

诱思导学

１．分子动能

（１）分子平均动能

做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。由于分

子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也

是没有必要的。热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所

以，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，即分子平均动能。

（２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。

说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有

统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。分子平均动

能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；

温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能

不变。温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的

动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。

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大小也不相同。

２．分子势能

（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。分子势能的大小有分子间的相互位

置决定。分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性

势能的变化。

（２）影响份子势能大小的身分

份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有

关。份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功

还是负功有关。具体情况如下：

①当份子间的距离rr时（此时类似于被拉伸的弹簧），

份子间的作用力表现为引力，份子间的距离增大时，份子力做

负功，因而份子势能随份子间距离的增大而增大。

②当份子间的距离rr时（此时类似于被压缩的弹簧），

份子间的作用力表现为斥力，份子间的距离减小时，份子力做

负功，因而份子势能随份子间距离的减小而增大。

③当rr时（此时相当于弹簧处于自由伸长状态），份

子势能最小。

（３）分子势能变化曲线如下图7．5–1所示。

说明：①由于物体分子距离变化的宏观表现为物体的体积

变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。

但是，同样是物体体积增大（或减小），有时体现为分子势能

增大（或减小）(在rr范围内)；有时体现为分子势能减小

（或增大）(在rr范围内)。

②分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积

越大，分子势能就越大；体积越小，分子势能就越小。如℃的

水变成℃的冰后，体积变大，但分子势能减少。所以一般来说，

物体体积变化了，其对应的分子势能也将发生变化。具体怎么

变化，关键要看在变化过程中分子力做正功还是负功。

③分子势能最小并不一定是分子势能为零。

7．5–1

３．内能

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。

（１）任何物体都具有内能

（２）)内能的决定因素

物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分

子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生

变化。还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因

为内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和。

（３）内能与机械能的区别

内能与机械能是两个不同的物理概念。内能是由物体内大

量份子的热运动和份子间的相对位置所决定的能；机械能是物

体整体做机械运动或物体形变所产生的能，它对物体的内能没

有贡献。在热征象的研究中，一般不考虑物体的机械能。

典例探究

例１有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷

远处逐渐向甲靠近，