初三物理 第二講分子運動論 內(nèi)能一網(wǎng)上課堂 （一）本講主要內(nèi)容1 分子運動論的基本內(nèi)容.2 用分子運動論解釋擴散等簡單的物理現(xiàn)象.3 大量分子熱運動的速度、溫度、內(nèi)能三者間的關系.4 改變內(nèi)能的兩種方法.5 能量守恒定律，并用它解釋簡單的物理現(xiàn)象. （二）學習指導1 本講知識結構：2知識要點分析:（1） 分子運動論是熱學的基本理論，它的三個要點是： 物質(zhì)是由分子構成的.分子很小，若把分子看成球形，其直徑d分子10-10m. 一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則運動.擴散現(xiàn)象向我們充分地證實了這一點，同時擴散現(xiàn)象還說明了分子之間有間隙，分子運動的快慢與物體的冷熱程度溫度有關.大量分子的運動也叫做熱運動. 分子間同時存在著相互作用的引力和斥力.分子間有個平衡距離，分子力的大小隨著分子間距離的變化而改變：分子距離引力斥力變化引力斥力大小合力性質(zhì)r=r0f引=f斥0F分=0平衡力r<r0r f引,f斥f引<f斥F分=f斥-f引斥力r>r0r f引,f斥f引>f斥F分=f引-f斥引力r10r0f引=f斥=0F分=0無力（2） 固體、液體、氣體的分子結構： 狀態(tài)性質(zhì)固體液體氣體晶體非晶體分子排列規(guī)則不規(guī)則堆積無規(guī)則無規(guī)則分子距離最 小較 小最 大分子力最 大較 大無分子運動在平衡位置附近無規(guī)則振動可在平衡位置附近振動也可能在其他分子間移動勻速直線運動，只有碰撞時改變速度大小和方向，整體仍無規(guī)則宏觀現(xiàn)象保持一定的體積和形狀有流動性，沒有一定形狀，有一定體積有流動性，易壓縮，沒有一定的體積和形狀（3） 內(nèi)能的大?。?內(nèi) 能 = 所有分子（動能 + 分子勢能） 微觀量分子數(shù)分子速度分子力、分子距離宏觀量質(zhì)量m溫度t物質(zhì)狀態(tài) 當物體的質(zhì)量、溫度都不變時，它處于氣態(tài)時內(nèi)能最大，液態(tài)較小，固態(tài)最小.一切物體都具有內(nèi)能.即便是溫度降到絕對零度，分子動能為零，但分子力仍存在，分子勢能不為零，物體仍然有內(nèi)能.注：內(nèi)能針對的是物體，而不是個別分子.（4） 內(nèi)能和機械能的區(qū)別： 種類項目內(nèi)能機械能定義物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和動能和勢能統(tǒng)稱為機械能決定因素大量分子的熱運動和分子間的相互作用所決定的能量整個物體由機械運動的情況所決定的能量能量大小與物體的質(zhì)量、體積、溫度、狀態(tài)有關與物體的質(zhì)量、速度、高度，彈性形變的程度有關說明一切物體都有內(nèi)能，靜止在水平地面上的物體可以認為沒有機械能，但它有內(nèi)能.內(nèi)能和機械能是根本不同的兩種形式的能，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化.（5） 改變內(nèi)能的方法之一：做功 對物體做功，物體的內(nèi)能會增大.克服摩擦壓縮體積一般指 反復錘打 溫度明顯升高反復扭轉(zhuǎn)巨烈碰撞 物體對外做功，本身的內(nèi)能會減小.一般指物體體積膨脹做功（多研究氣體）（6） 改變內(nèi)能的方法之二：熱傳遞 條件：物體間存在溫度差（或同一物體各部分間存在溫度差）. 方向：熱總是從高溫物體傳向低溫物體（或由物體的高溫部分傳向低溫部分），直到它們溫度相同時為止. 熱量：在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少.符號：“Q”.單位：“J”. 內(nèi)能與熱量：熱傳遞時，高溫物體放出熱量.溫度降低，內(nèi)能減少；低溫物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加. 熱傳遞的實質(zhì)：內(nèi)能從高溫物體傳遞給低溫物體. 兩種改變物體內(nèi)能的方法：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的.（7） 能量守恒定律： 各種形式的能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移.例如：熱傳遞：內(nèi)能由高溫物體轉(zhuǎn)移給低溫物體.碰撞：機械能由一個物體轉(zhuǎn)移給另一物體.摩擦：機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.飛機、火箭：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.水輪機：機械能轉(zhuǎn)化為電能.電動機：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.電熱器：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.電燈：電能轉(zhuǎn)化為光能.太陽灶：太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.太陽能電池：太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，電池使用時：化學能轉(zhuǎn)化為電能.核電站：核能轉(zhuǎn)化為電能.等等. 各種形式的能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量保持不變. 定律內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變. 定律的意義： A是自然界中最普遍的定律之一.大到宇宙、天體，小到原子以至更小的粒子運動都遵守這一規(guī)律.B反映自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系.自然科學中包括物理學、化學、生物學、醫(yī)學、地質(zhì)學等，不同學科研究不同的自然現(xiàn)象對應著各種形式的能量，而各種形式的能量的相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，確立了各學科不是孤立的.C是我們認識自然、利用自然的重要依據(jù).科學家對微觀粒子的研究中發(fā)現(xiàn)：衰變能量不守恒違背規(guī)律，說明有未知事件存在，反復實驗、測試，發(fā)現(xiàn)新粒子：中微子.當前，人類要控制自然災害、環(huán)境污染，研究的基點就是能量守恒定律. 3例題精講: 例一固體和液體很難被壓縮的原因是：（ ）A 分子間存在著斥力；B 分子間無空隙；C 分子在不停地運動；D 分子間無引力.分析及解：分子間總是同時存在著相互作用的引力和斥力，只是在某一時刻，是分子引力占優(yōu)勢，還是分子斥力占優(yōu)勢，要由分子間的距離來確定，D錯.酒精與水都是液體，將它們混合后總體積減小的實驗表明：分子間存在著間隙，則B錯.“分子在不停地運動”這句話本身不錯，但它不是固體、液體很難壓縮的理由，氣體分子無規(guī)則運動最激烈，然而氣體都很容易壓縮，故C也不是應選擇的答案.事實上，正是因為分子間存在著斥力，而且隨分子間距離的減小而越顯示出它的優(yōu)勢.這才使得固體和液體很難被壓縮.因此，正確答案是A.例二在“天氣真熱”、“壺中的水很熱”、“向居民區(qū)供熱”、“摩擦生熱”等話中都有一個“熱”字，這些“熱“字是否具有相同的物理意義？分析及解：生活中的“熱”字往往是指物體的冷熱程度，即指的是溫度，顯然天氣熱、水熱都是指溫度高.向居民區(qū)供“熱”顯然指的是通過熱傳遞的方式傳遞內(nèi)能，所以指的是熱量.摩擦生“熱”指的是通過克服摩擦做功增加了物體的內(nèi)能，所以這里的熱指的是內(nèi)能.說明：（1）溫度、內(nèi)能、熱量的區(qū)別.定義的本質(zhì)表述方法存在的形式溫度表示物體的冷熱程度，從分子運動論觀點看，溫度是物體分子平均動能的標志.溫度是多少溫度升高多少溫度降低多少溫度是狀態(tài)量，是物體內(nèi)所有分子熱運動的集體表現(xiàn)，對個別分子談溫度毫無意義內(nèi)能物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和具有內(nèi)能內(nèi)能增加多少內(nèi)能減少多少內(nèi)能是狀態(tài)量，一切物體都具有內(nèi)能.熱量在熱傳遞過程中傳遞內(nèi)能的多少吸收熱量多少放出熱量多少熱量是過程量，只有在熱傳遞過程中才有意義. （2）溫度、內(nèi)能、熱量的聯(lián)系.溫度與熱量在熱傳遞過程中，高溫物體溫度降低，放出熱量；低溫物體溫度升高，吸收熱量.溫度與內(nèi)能一個物體溫度變化是物體內(nèi)能變化的標志，給定的物體，溫度升高，內(nèi)能一定增加；溫度降低，內(nèi)能一定減少.熱量與內(nèi)能在熱傳遞過程中，用熱量來量度物體內(nèi)能的改變，一個物體吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少.例三下列說法正確的是（ ）A 物體吸收熱量，溫度一定會升高；B 物體溫度升高，一定吸收了熱量；C 物體溫度升高，內(nèi)能一定會增加；D 物體內(nèi)能增加，分子運動一定更激烈.分析及解：晶體在熔化過程中，吸收熱量，但溫度不變，即“物體”所指的何種固體不清，A錯.物體溫度升高，即內(nèi)能增加，而內(nèi)能增加的途徑除了吸熱，還有對物體做功.只有限定在“熱傳遞”過程，物體吸熱，內(nèi)能才一定增加，則B錯.分子運動越激烈，物體溫度越高，但是內(nèi)能增加，溫度卻不一定升高，如晶體熔化時吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變，即分子無規(guī)則運動的激烈程度不變，故D是錯的.正確答案是C.二網(wǎng)上能力訓練 （一）網(wǎng)上能力訓練題 A基礎性訓練題 1體積為1cm3的水中約含有3.361022個水分子，如果把它們平均分給我國所有的人（按12億人口計算），則每人可分到_個水分子.2不同物質(zhì)在_時，彼此_的現(xiàn)象叫擴散，這一現(xiàn)象表明_，固、液、氣中擴散最慢的是_.3在量筒中注入50mL水后，再注入40mL酒精，當它們充分混合后，總體積將會_90mL，這一現(xiàn)象表明_.4兩滴水銀相互接近時，能自動結合成一滴較大的水銀，這表明水銀分子間存在_，水銀分子間雖然存在間隙，但又很難壓縮，這表明水銀_.5物體內(nèi)部_做無規(guī)則運動的_和_的總和叫物體的內(nèi)能，一個物體溫度_，分子_越激烈，所以把_叫做熱運動.6火柴可以擦燃，也可以放在火上點燃，前者是用_的方法使火柴燃燒，后者是用_的方法使火柴燃燒，這兩種方法都可以改變物體的_.7用水壺燒水，水燒開后，蒸汽會把壺蓋頂起，這時水蒸汽對壺蓋_，水蒸汽的一部分_能轉(zhuǎn)化為壺蓋的_能.8冬天人們用向手上呵氣或兩手互相摩擦兩種方式取暖，前者是用_使內(nèi)能_，后者利用_使內(nèi)能_，這時是_能轉(zhuǎn)化為_能.9如圖2-1所示，B是一個用閘門K鎖住的活塞，在氣缸A中有密封的壓縮空氣，若氣缸與活塞間非常光滑，當拔出K后，活塞將_，A內(nèi)的壓縮空氣要對_，氣體的內(nèi)能_，溫度計示數(shù)_.10關于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是（ ）A 0的物體內(nèi)能為零；B 一切物體都有內(nèi)能；C 物體溫度降低，內(nèi)能一定減少；D 運動的物體一定比靜止的物體內(nèi)能多.11能源利用的過程，實質(zhì)上是（ ）A創(chuàng)造能量；B. 能量使用后消失；C能量守恒；D. 使能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移. B提高性訓練題1 下列各現(xiàn)象中可以說明分子間有斥力的是（ ）A 壓縮空氣壓強增大；B 液體很難壓縮；C 破鏡不能重圓；D 氣體會無限擴散.2 甲分子固定，乙分子由距甲分子5r0運動到0.7r0的過程中，兩分子受力是（ ）A 乙分子先受引力后受斥力，甲分子不受力；B 兩分子都先受引力后受斥力；C 乙分子運動時受到的分子力中，分子引力變小，分子斥力變大；D 兩分子始終受力大小相等，方向相反，因而它們一直處于平衡狀態(tài).3兩個物體相互接觸時，它們之間沒有發(fā)生熱傳遞，這是因為它們具有相同的（ ）A內(nèi)能；B. 溫度；C. 熱量；D. 功.4下列說法中正確的是（ ）A 物體溫度升高，它的內(nèi)能一定增加；B 物體吸收熱量，它的溫度一定升高；C 物體溫度降低，它一定放出了熱量；D 物體內(nèi)能增加，分子運動一定更劇烈.5下列現(xiàn)象中屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（ ）A古人“鉆木取火”；B. 太陽能汽車；C. 空氣流動形成風；D. 火箭發(fā)射.6 如圖2-2所示，瓶內(nèi)有少量水，瓶口被塞緊，用打氣筒向瓶內(nèi)打氣，當塞子從瓶口跳出時，瓶內(nèi)立即出現(xiàn)“白霧”，這一現(xiàn)象表明（ ）A 瓶內(nèi)氣體密度變大，形成人眼看得到的白霧；B 瓶內(nèi)氣體推動活塞做功，內(nèi)能減少；C 瓶內(nèi)水吸熱，蒸發(fā)成白霧；D 瓶內(nèi)水蒸汽溫度降低，液化成小水滴.7關于功和能的關系，下列說法中正確的是（ ）A 正在做功的物體一定具有能；B 具有能的物體一定在做功；C 能做功的物體可能具有機械能；D 具有能的物體一定會做功.8 如圖2-3所示，A、B是兩個完全相同的金屬球，A球放在水平支持面上，B球用繩懸掛著，它們溫度相同，現(xiàn)將兩球加熱使它們升高相同的溫度，（繩與支持面都不吸收熱量），則A、B兩球吸收的熱量相比（ ）AQA>QB；B. QA=QB；C. QA<QB. C研究性習題水沸騰前、后壺底均有汽泡生成，它們上升過程中體積有變化嗎？沸騰前、后一樣嗎？為什么？沸騰前、后汽泡上升過程中是吸熱還是放熱？內(nèi)能如何變化？ （二）能力訓練點撥與解答 A基礎性訓練 1. 2.81013（12億=12108）.2. 相互接觸，進入對方，分子做永不停息地無規(guī)則運動，固體.3. 小于，分子間有間隙.4. 引力，分子間還存在斥力.5. 所有分子，動能，分子勢能，越高，無規(guī)則運動，大量分子不停的無規(guī)則運動.6. 做功，熱傳遞，內(nèi)能.7. 做功，內(nèi)，機械能.8. 熱傳遞，轉(zhuǎn)移，做功，增加，機械，內(nèi).9. 向右移動，B做功，減小，降低.10. B，C.11. D. B提高性訓練題1 B（壓縮空氣是由于分子碰撞加劇使壓強增大，不是分子力所至，A錯；破鏡對好后，接縫處分子間距遠大于10r0，無分子力，不能重圓 ，則C錯；氣體分子間距大于10r0，無分子力，氣體無限擴散是由分子熱運動以及分子的慣性所置，故D錯）2 B.3 B.4 A（注意物態(tài)變化及做功對物體內(nèi)能的影響）.5 C，D.6 B，D.7 A，C（具有內(nèi)能的物體可能會放熱而不做功）.8 A（A球變熱膨脹，重心升高，機械能要增加，即需要一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，要使A，B兩球增加的內(nèi)能相等，A吸收熱要多）.C研究性習題水沸騰前壺底生成的汽泡上升過程中，體積變小，最終消失.這是因為壺底溫度高，上部的水溫低，壺底生成的熱汽泡上升過程中要放熱，使自身溫度降低，不斷液化，內(nèi)能變小，最終消失.沸騰后壺內(nèi)各部分水溫相同，均達到沸點，壺底生成的汽泡上升過程中受到壓強變小，體積不斷增大，從而汽泡要對外做功，使自身內(nèi)能減小，溫度一旦低于外界的水溫沸點，就要由外界吸熱，這樣汽泡上升過程中，一邊對外做功，一邊從外界吸熱，保證自身溫度不變，內(nèi)能可視為不變.