1、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 分子动能 （）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。 （）温度是物体分子热运动平均动
2、能的标志。 说明：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。 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。 分子势能 （）分子势能 由于分子间存在着相互作用力，所
3、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。 （）影响分子势能大小的因素 分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关。分子势能的 变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。具体情况如下： 当分子间的距离 时（此时类似于被拉伸的弹簧） ，分子间的作用力0r 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距 离的增大而增大。 当分子间的距离 时（此时类似于被压缩的弹簧） ，分子间的作用力0r 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
4、距 离的减小而增大。 当 时（此时相当于弹簧处于自由伸长状态） ，分子势能最小。0r （）分子势能变化曲线如下图 751 所示。 说明：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 范围内)；有时体现为分0r 子势能减小（或增大）(在 范围内)。0r 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 0的水变成 0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
5、怎么变化，关键要看在变化过程中分子力做正功还是负功。 分子势能最小并不一定是分子势能为零。 751 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。 （）任何物体都具有内能 （）)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。 （）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；机械能是物体整体做机械运动或物体形变所 产生的能，它对物
6、体的内能没有贡献。在热现象的研究中，一般不考虑物体的 机械能。 典例探究 例 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，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是( ) A不断增大 B不断减小 C先增大后减小 D先减小后增大 解析：分子力做功与分子势能变化的关系和弹簧非常相似，即分子力做正 功分子势能减小，分子力做负功分子势能增加。当乙分子由无穷远处向 r0移动 时，分子力做正功，分子势能减小；当乙分子由 r0向甲分子继续靠近时，要克 服分子斥力做功，分子势能增大。所以移动的整个过程，分子势能是先减小、 后增大。也可知当分子间的距离为 r0时，分子势能最小。
7、 本题的正确选项为 D。 友情提示：有关分子势能随分子间距离变化来判定分子势能变化的问题， 首先要明确是在 r r0范围内，还是在 r r0范围内变化的。 例 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物体内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 分析：内能是指物体的，一个分子无内能可言，选项 A 是错误的；物体的 分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项 B 也 是错误的；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项 C 也是错 误的；物体的温度由分子的平均动能决
8、定，与物体宏观运动的动能无关，因此 选项 D 是正确的。 答案：D。 友情提示：分子动能、势能、内能的变化特点及影响因素要非常熟练。 例 1 g 100 的水与 1 g 100 的水蒸气相比较，下述说法中正确的 是( ) A分子的平均动能与分子的总动能都相同 B分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C内能相同 D1 g 100 的水的内能小于 1 g 100 的水蒸气的内能 解析：温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动 能相同，又 1 g 水与 1 g 水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，选项 A 正确。当从 100 的水变成 100 的水蒸气的过程中，分子距离变大，分
9、子要 克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以 100 的水的内能小于 100 水 蒸气的内能，选项 D 正确。 故本题答案为：A D。 友情提示： 解决该题的关键是搞清物体的内能与哪些因素有关(从宏观、 微观两个角度)。 例 氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列 说法正确的是( ) A氧气的内能较大 B氢气的内能较大 C两者的内能相等 D氢气分子的平均速率较大 解析：氢气与氧气的温度相同，分子的平均动能相同，由于氧分子质量比 氢分子质量大，所以氢分子的平均速率更大。又因为两种气体的总质量相等， 氢分子质量比氧分子质量小，所以氢分子数大于氧分子数，氢气的分子动能总 和大于
10、氧气的分子动能总和，由于气体分子间距离比较大，不计分子势能，所 以氢气的内能更大。 答案：BD。 友情提示：本题在不考虑分子间势能的条件下，物体的内能等于所有的分 子动能之和，仅由温度决定。 课后问题与练习点击 解析：（）弹簧处于自然长度时，这个系统的弹性势能最小； （）如果把弹簧拉长，放开时小球的运动使系统的势能减小；如果把弹 簧压缩，结论相同。如果系统不受外力，处于静止状态时势能取最小值。 正值，变小；负值，变小 解析：如果以无穷远处的电势能为，当两个同号电荷由无穷远处逐渐靠 近的过程中，电荷要克服两者间斥力做功，电势能逐渐增大，因此，当两个同 号电荷的距离为 r 时，电势能是正值；由于同
11、号电荷之间具有斥力，它们具有 相互远离的趋势，它们运动的趋势将使系统的势能变小。如果以无穷远处的电 势能为，当两个异号电荷由无穷远处逐渐靠近的过程中，两电荷间引力要做 功，电势能逐渐变小，因此，当两个异号电荷的距离为 r 时，电势能是负值； 由于异号电荷之间具有引力，它们具有相互靠近的趋势，它们运动的趋势将使 系统的势能变小。 这种说法是错误的。 解析：在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能确实都增大了，但他的所 有分子的动能和势能并没有变化。这是因为，首先人的体温基本是恒定的，每 个分子的动能基本不变，并不因飞机高速航行而改变；其次，乘客的体积无论 在地面上还是在飞机中也基本相同，他的分子间距
12、离基本不变，分子势能也不 变。 基础训练 一、选择题 1关于分子势能，下列说法正确的是( ) A分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 B分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小 C物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 D物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 2关于物体内能的下述说法中，正确的是( ) A每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能 B物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 C一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D一个物体的内能，与它的机械能多少有关 3一定质量的 0 的水在凝结成 0 的冰的过程中，体积变大，它内能 的变化是( )
13、A分子平均动能增加，分子势能减少 B分子平均动能减小，分子势能增加 C分子平均动能不变，分子势能增加 D分子平均动能不变，分子势能减少 4两分子相距为 r，当 r 稍增大些( ) A分子力一定减小，分子势能一定增大 B分子力一定增大，分子势能一定减小 C分子力可能增大也可能减小，分子势能一定减小 D因为不知道 r 大小，对分子力和分子势能的变化都无法判定 5对温度的描述，正确的是( ) A温度的高低是由人的感觉决定的 B物体的内能越大，则温度越高 C分子的平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高 D分子的平均动能越大，物体的温度越高 6 以下说法正确的是( ) A物体的机械能可以为
14、零，而内能不可能为零 B温度相同且质量也相同的物体具有相同的内能 C温度越高，物体的内能越大 D0的冰的内能比等质量的 0的水的内能大 7关于温度的概念，下述说法中正确的是( ) A温度是分子平均动能的标志，物质温度高，则分子的平均动能大 B温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体内每一个分子的动能都 增大 C当某物体内能增大时，则该物体的温度一定升高 D甲物体的温度比乙物体高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速 率大 8关于内能和机械能的说法正确的是( ) A物体有内能，必有机械能 B物体的内能为零时，机械能可以不为零 C物体的机械能可以为零，内能却不能为零 D光滑水平面上加速运行的物
15、体，由于速度增大，每个分子速度也增大了， 所以分子的平均动能增大，内能和机械能都增大 9温度相同的氧气和氢气，它们的分子平均动能之比为( ) A11 B81 C18 D无法确定 10由分子间作用力和分子间距离的关系可知( ) A当 rr 0时，r 越小，则 Ep越小 B当 rr 0时，r 越小，则 Ep越大 C当 rr 0时，E p最小 D当 r时，E p最小 11关于物体的内能，下列说法正确的是( ) A相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同 B一定量 0的水结成 0的冰，内能一定增大 C一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少 D一定量气体吸收热量而保持体积不变，
16、内能一定减少 12下列说法正确的是( )。 A物体内所有分子的动能之和叫做这个物体的动能 B物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C自行车轮胎充气后轮胎膨胀，主要原因是由于气体分子间有斥力 D物体的内能和其机械能没有必然联系，但两者可以相互转化 13关于温度的概念下列说法正确的是( ) A某物体的温度为 0，则其中每个分子的温度都为 0 B温度是物体分子热运动的平均速率的标志 C温度是物体分子热运动平均动能的标志 D温度可从高温物体传递到低温物体，达到热平衡时，两物体温度相等 14下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( ) A温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度也就越高 B静止的物体没
17、有内能 C温度高的物体比温度低的物体含有的热量多 D分子的势能跟物体的体积有关 15关于物体的内能的下列叙述中，正确的是( ) A物体运动速度越大，其内能就越大 B物体被举得越高，其内能就越大 C物体的温度越高，其内能就越大 D以上说法都不对 16关于物体的内能，下列说法正确的是( ) A一定质量的氧气（不计其分子间引力和斥力） ，其温度不变时，它的内 能就不变 B两杯温度相同的水，它们的内能一定相等 C0的物体内能为零 D物体的内能是由它的温度和体积决定的 二、填空题 17通常情况下的固体被压缩时，其分子势能将_；若膨胀时，其 分子势能又将_。 18晶体在熔解过程中，温度 ，分子平均动能 ，
18、其内 能 。 19两个分子相距为 r0时，分子势能为零。当分子距离由 r0增大时，分子 势能 ；当分子距离由 r0减小时，分子势能 。 20三个瓶子分别盛有质量相同的氢气、氧气和氮气，它们的温度相同， 则分子平均速率最大的是_；在不计分子势能的情况下气体内能最大的 是_。 三、回答、计算题 21在一列火车上放一杯水，火车静止和匀速运动时，水的内能是否变化? 试简要说明理由。 22某同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一 面积为 0.1m2的面盆盛 6kg 的水，经太阳垂直照射 15min，温度升高 5，若地 表植物接收太阳能的能力与水相等，试计算： (1)每平方米绿色植物每
19、秒接收的太阳能为多少焦耳? (2)若绿色植物在光合作用下每吸收 1kJ 的太阳能可以放出 0.05L 的氧气， 则每公顷绿地每秒可放出多少升的氧气。(1 公顷=10 4m2) 多维链接 1.内能与机械能的区别 内能和机械能是两种不同形式的能量。内能是由物体内大量分子的热运动 和分子间的相对位置决定的能量，这与物体的温度、体积等因素有关，而机械 能是由物体做机械运动和物体形变决定的能量，它是对宏观物体整体来说的， 物体具有内能的同时又可以具有机械能。一个静止在地面上的物体，如果以地 面作为零电势点，那么这个物体的机械能为零，但是这个物体里的分子却始终 处在永不停息的热运动中，所以它的内能绝不为零，内能和机械能在一定的条 件下可以相互转化。 2.一般气体分子间距约为 10-9m，分子力可以忽略不计.这样，在改变气体 体积时分子势能如何变化？这样的气体的内能与哪些因素有关？ 提示：分子势能将不改变（为零） ，这样的气体可视为理想气体，其内能只 与温度有关。 3.课本 P17 页思考与讨论 提示：两分子靠近过程，先引力做正功，后斥力做负功，则分子势能是先 减小后增大.这样在平衡位置时分子势能最小，不为零是负值。
