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1、高中物理选修物体的内能课件第1页，此课件共34页哦 一一.物体的内能物体的内能 物体内所有分子的动能的平均值物体内所有分子的动能的平均值 叫做分子的平均动能叫做分子的平均动能1.分子的动能分子的动能:分子的平均动能与物体机械运动的速率无关分子的平均动能与物体机械运动的速率无关.【说明说明】温度是大量分子的平均动能的标志，对温度是大量分子的平均动能的标志，对 个别分子来讲，温度无意义个别分子来讲，温度无意义.不同物质的物体，如果温度相同，则它们的分不同物质的物体，如果温度相同，则它们的分子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同.第2页，此课件共34页哦 一
2、一.物体的内能物体的内能 2.分子势能分子势能:在平衡位置时在平衡位置时,分子势能最小分子势能最小.分子力做正功分子力做正功,分子势能减小分子势能减小;分子力做负功分子力做负功,分子势能增大分子势能增大.分子势能的大小与物体的体积有关，但和温度与分子势能的大小与物体的体积有关，但和温度与分子平均动能的关系不同，分子势能随物体的体分子平均动能的关系不同，分子势能随物体的体积的变化并不是单调的积的变化并不是单调的.意义：意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，称为分子势能具有由它们的相对位置决定的能，称为分子势能.分子势能的决定因
3、素分子势能的决定因素.微观上：微观上：宏观上：宏观上：决定于分子间距离和分子排列情况决定于分子间距离和分子排列情况.第3页，此课件共34页哦第4页，此课件共34页哦3.物体的内能物体的内能:体积变化时，分子势能发生变化，体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化因而物体的内能发生变化温度升高时，分子的平均动能增加，温度升高时，分子的平均动能增加，因而物体内能增加；因而物体内能增加；所以物体的内能跟物的温度和体积都有关系所以物体的内能跟物的温度和体积都有关系：由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，分子势能跟体积有关系，分子势能跟体积有关系，物体中物
4、体中所有所有分子做热运动的动能和分分子做热运动的动能和分子势能的子势能的总和总和，叫做物体的内能，叫做物体的内能此外此外,还跟物体的质量和物态有关还跟物体的质量和物态有关。第5页，此课件共34页哦 1.下列说法正确的是下列说法正确的是:()A.温度是分子内能大小的标志温度是分子内能大小的标志 B.物体吸热温度一定升高物体吸热温度一定升高 C.物体不吸热温度也可升高物体不吸热温度也可升高 D.温度高的物体具有较多的热量温度高的物体具有较多的热量C第6页，此课件共34页哦c.分子间的势能变化的情况是分子间的势能变化的情况是 先先 ，后，后 .2.两两个个分分子子之之间间的的距距离离由由rr0开开始
5、始向向外外移移动动，直直至相距无限远的过程中：至相距无限远的过程中：减小减小增加增加减小减小正正负负减少减少增加增加b.分子力做功的情况是分子力做功的情况是 先做先做 功，后做功，后做 功；功；a.分子力的大小变化的情况是分子力的大小变化的情况是 先先 ，后，后 ，再再 ；返回返回第7页，此课件共34页哦 3.比比较较100C 时时,18g的的水水、18g的的水水蒸蒸气气和和32g氧氧气气可知可知（）(A)分子数相同分子数相同,分子的平均动能也相同分子的平均动能也相同(B)分子数相同分子数相同,内能也相同内能也相同(C)分子数相同分子数相同,分子的平均平动不相同分子的平均平动不相同(D)分子数
6、不同分子数不同,内能也不相同内能也不相同A返回返回第8页，此课件共34页哦二、改变二、改变 物体内物体内 能的两能的两 种方式种方式热传递热传递做功做功能量的转化能量的转化能量的转移能量的转移具有等效性具有等效性第9页，此课件共34页哦44、关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是、关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是 A、物体的温度改变时，其内能必定改变、物体的温度改变时，其内能必定改变 B、物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变量，其内能不一定改变 C、对物、对物体做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量，其体做功
7、，其内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能必定改变内能必定改变 D、若物体与外界不、若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变发生热交换，则物体的内能必定不改变B返回返回第10页，此课件共34页哦 在一般情况下，如果物体跟外界同时发生在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功的功W加上物体从外界吸收的热量加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能等于物体内能的增加的增加U，即，即U=W+Q上式所表示的功、热量跟内能改变之间的定量关上式所表示的功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做系，在物理学中叫做热力
8、学第一定律热力学第一定律三三.热力学第一定律热力学第一定律返回返回第11页，此课件共34页哦6、关于内能的概念下列说法中正确的是、关于内能的概念下列说法中正确的是().(A)温度高的物体温度高的物体,内能一定大内能一定大(B)物体吸收热量物体吸收热量,内能一定增大内能一定增大(C)100C的水变成的水变成100C水蒸气水蒸气,内能一定增大内能一定增大(D)物体克服摩擦力做功物体克服摩擦力做功,内能一定增大内能一定增大C返回返回5.外外界界对对一一定定质质量量的的气气体体做做了了200J的的功功，同同时时气气体体又又向外界放出了向外界放出了80J的热量，则气体的内能的热量，则气体的内能 （填（填
9、“增加增加”或或“减少减少”）了了 J增加增加120第12页，此课件共34页哦能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体这就是能量守恒定律物体这就是能量守恒定律四四.能量守恒定律能量守恒定律功是能量转化的量度功是能量转化的量度热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化或转移中守恒或转移中守恒返回返回第13页，此课件共3
10、4页哦(2)(2)物质的不同运动形式对应不同的形式的能物质的不同运动形式对应不同的形式的能.各种各种形式的能在一定条件下可以转化或转移，在转化或形式的能在一定条件下可以转化或转移，在转化或转移过程中，能的总量守恒转移过程中，能的总量守恒.【说明说明】（1)能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律.违背该定律的永动机每类永动机是永远无法实现的违背该定律的永动机每类永动机是永远无法实现的.第14页，此课件共34页哦 8.一一粒粒质质量量为为100g的的铅铅弹弹的的，以以200m/s的的水水平平速速度度射射入入静静止止在在光光滑滑水水平平面面、质质量量为为1.9kg的
11、的物物体体而而未未穿出，求：穿出，求：,(1)铅弹损失的动能铅弹损失的动能(2)若若整整个个系系统统损损失失的的动动能能全全部部转转变变为为热热，且且有有50%被被铅铅弹弹吸吸收收,那那么么铅铅弹弹温温度度升升高高多多少少度度?(铅铅弹弹比比热热容容为为126J/kg )t=0.5 1900/(126 0.1)=75.4 解解；(1)由动量守恒定律由动量守恒定律 mv=(M+m)VV=0.1200/2=10m/sEK子子=1/2mv 2-1/2mV2=1995J(2)系统损失的总能量系统损失的总能量 EK=1/2mv 2-1/2(M+m)V2=1900J由能量守恒定律由能量守恒定律50%EK=
12、cm t返回返回第15页，此课件共34页哦 9.横截面积为横截面积为 2dm2的圆筒内装有的圆筒内装有0.6kg的水，太阳光垂直的水，太阳光垂直照射了照射了2分钟，水温升高了分钟，水温升高了1，设大气顶层的太阳能只有，设大气顶层的太阳能只有45%到达地面，试估算出太阳的辐射功率为多少？（保留一到达地面，试估算出太阳的辐射功率为多少？（保留一位有效数字，日地平均距离为位有效数字，日地平均距离为1.51011m.)P=4r2P1=42.251022 2.33103=61026 W解解：水温升高吸热：水温升高吸热 Q=cm t=42000.61=2.52103 J地面单位面积单位时间接收的能量地面单
13、位面积单位时间接收的能量E1=Q/St=2.52103/(0.02120)=1.05103 J/m2s太阳照射到地面单位面积的功率太阳照射到地面单位面积的功率P1=E1/0.45=2.33103 W/m2太阳发出的总功率太阳发出的总功率返回返回第16页，此课件共34页哦(2)(2)意义：有大量分子参与的宏观过程有方向性意义：有大量分子参与的宏观过程有方向性.如如“能量耗散能量耗散”五、热力学第二定律五、热力学第二定律(1)两种表述：两种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化起其他变化.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，不可
14、能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化而不引起其他变化.或：第二类永动机是不可能制成或：第二类永动机是不可能制成的的.（3）注：热传递的方向性、）注：热传递的方向性、机械能与内能转化的单向性机械能与内能转化的单向性第17页，此课件共34页哦04年广东高考年广东高考44下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A机械能全部变成内能是不可能的机械能全部变成内能是不可能的B第第二二类类永永动动机机不不可可能能制制造造成成功功的的原原因因是是因因为为能能量量既既不不会会凭凭空空产产生生，也也不不会会凭凭空空消消失失，只只能能从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，或或从从一
15、一种种形式转化成另一种形式。形式转化成另一种形式。C根根据据热热力力学学第第二二定定律律可可知知，热热量量不不可可能能从低温物体传到高温物体从低温物体传到高温物体D从从单单一一热热源源吸吸收收的的热热量量全全部部变变成成功功是是可可能的能的 D 第18页，此课件共34页哦七、能源与环境七、能源与环境 常规能源有：煤、石油、天然气等，存量有限，利常规能源有：煤、石油、天然气等，存量有限，利用时对环境有污染用时对环境有污染.新能源有：风能、水流能、太阳能、沼气、原新能源有：风能、水流能、太阳能、沼气、原子能等，资源丰富，无子能等，资源丰富，无(或者少或者少)污染污染.六、热力学第三定律：六、热力学
16、第三定律：热力学零度（绝对零度）不可达。热力学零度（绝对零度）不可达。第19页，此课件共34页哦一、温度一、温度(T)(T)1.1.意义：从宏观上看，温度表示物体的冷热程意义：从宏观上看，温度表示物体的冷热程度；从分子动理论的观点来看，温度反映的是物度；从分子动理论的观点来看，温度反映的是物体内大量分子无规则运动的激烈程度，是物体内体内大量分子无规则运动的激烈程度，是物体内大量分子平均动能的标志大量分子平均动能的标志.2.2.温标：即数值表示法：温标：即数值表示法：(1)(1)摄氏温标摄氏温标(t)(t)，单，单位位0.(2)0.(2)热力学温标热力学温标(T)(T)，单位，单位K K，绝对零
17、度，绝对零度(0K)(0K)是低温的极限，只能接近不能达到，更不可能有比绝是低温的极限，只能接近不能达到，更不可能有比绝对零度更低的温度对零度更低的温度.摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标与热力学温标的关系：T=tT=t273K273K，用这两种温标表示的温度变化量间关系，用这两种温标表示的温度变化量间关系是是T Tt.t.第20页，此课件共34页哦12.12.下列关于温度的一些叙述，不正确的是下列关于温度的一些叙述，不正确的是()()A.A.理论上讲温度可以低于理论上讲温度可以低于0K0K，技术上尚未实现，技术上尚未实现B.B.温度是表示物体冷热程度的物理量温度是表示物体冷热程度的物理量C
18、.C.温度是物体分子平均动能的标志温度是物体分子平均动能的标志D.D.温度可以用摄氏温标表示，也可以用热力学温标表温度可以用摄氏温标表示，也可以用热力学温标表示示A第21页，此课件共34页哦二、体积二、体积(V)(V)1.1.气体分子间平均距离大于气体分子间平均距离大于10r10r0 0，分子力接近，分子力接近0 0，因而可以自由移动，总会充满整个容器的空间因而可以自由移动，总会充满整个容器的空间.所所以气体的体积就是指气体所充满的容器的容积以气体的体积就是指气体所充满的容器的容积.2.2.体积的单位有体积的单位有:m:m3 3、cmcm3 3、mmmm3 3、L L、mLmL等，等，1cm1
19、cm3 3=1L,1mm=1L,1mm3 3=1mL=1mL；在标准状况下，；在标准状况下，1mol1mol任何气任何气体的体积都是体的体积都是22.4L.22.4L.第22页，此课件共34页哦三、压强三、压强(p)(p)1.1.气体的压强是由于大量分子无规则运动碰撞器壁而气体的压强是由于大量分子无规则运动碰撞器壁而产生的产生的.(.(气体压强的成因气体压强的成因)2.2.气体分子的平均速率越大、气体分子的密度越大，气气体分子的平均速率越大、气体分子的密度越大，气体分子对容器壁碰撞的作用力和频繁程度也越大，所以，体分子对容器壁碰撞的作用力和频繁程度也越大，所以，一定质量的某种气体的压强，既与气
20、体的温度有关，还与一定质量的某种气体的压强，既与气体的温度有关，还与气体的体积有关气体的体积有关.气体中各处向各个方向的压强大小气体中各处向各个方向的压强大小都相等都相等.3.3.压强的国际单位是压强的国际单位是PaPa，常用的还有，常用的还有atmatm、cmHg.cmHg.它它们之间换算关系为：们之间换算关系为：1atm=76cmHg=1.0131atm=76cmHg=1.013Pa.Pa.第23页，此课件共34页哦【例例1 1】如图如图8-3-18-3-1所示的所示的(甲甲)、(乙乙)、(丙丙)、(丁丁)中中玻璃管中都灌有水银，分别求出四种情况被封闭气玻璃管中都灌有水银，分别求出四种情况
21、被封闭气体体A A的压强的压强(设大气压强为设大气压强为76cmHg)76cmHg)图8-3-1第24页，此课件共34页哦【例例2 2】如图所示如图所示8-3-28-3-2所示，固定在水平地面上的气所示，固定在水平地面上的气缸内封闭着一定质量的气体，活塞与气缸内壁接触光缸内封闭着一定质量的气体，活塞与气缸内壁接触光滑且不漏气，活塞的横截面积滑且不漏气，活塞的横截面积S=100cmS=100cm2 2，受到，受到F F1 1=200N=200N水平向左的推力而平衡，此时，缸内气体对活塞的平均压水平向左的推力而平衡，此时，缸内气体对活塞的平均压力为力为F F2 2=1200N=1200N，则缸内气
22、体的压强，则缸内气体的压强p=p=PaPa，缸外大，缸外大气压强气压强p p0 0=Pa.Pa.图8-3-2第25页，此课件共34页哦四、温度、压强、体积的关系：四、温度、压强、体积的关系：第26页，此课件共34页哦04年江苏高考年江苏高考2下列说法正确的是下列说法正确的是 （）A.物体放出热量，温度一定减低物体放出热量，温度一定减低B.物体内能增加，温度一定升高物体内能增加，温度一定升高C.热量能自发地热量能自发地 从低温物体传给高温物体从低温物体传给高温物体D.热量能自发地热量能自发地 从高温物体传给低温物体从高温物体传给低温物体D第27页，此课件共34页哦04年江苏高考年江苏高考5 甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为体，已知甲、乙容器中气体的压强分别为p甲甲、p乙乙，且，且p甲甲Q2点拨：点拨：整个过程的内能不变，整个过程的内能不变，E=0 由热力学第一定律由热力学第一定律 E=W总总+Q总总=0Q总总=-W总总 Q1Q2=W2W1A第34页，此课件共34页哦