分子动能和分子势能+、高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第4节

分子动能和分子势能第一章人教版（2019）选择性必修三CONTENTS目录分子动能01分子势能02物体的内能03学以致用提高练习04运动着的足球具有动能,运动的分子是否也具有动能？如何描述？新课导入知识讲解课堂小结随堂练习布置作业

观看演示视频思考：水蒸气是怎样对橡皮塞做功，有些什么样的特点呢？新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业一、分子动能分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。1.(单个)分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能。2.分子平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。注意：物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。在热现象的研究中，研究单个分子意义不大，因为其毫无规则可言，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.分子的平均动能由温度决定新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业温度宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量温度微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。注意：①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。②分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关。③由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。温度是分子热运动平均动能的唯一标志。④物体做高速运动时，物质分子的平均动能不一定高，分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业4.分子的总动能1.定义：物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与温度和所含分子数有关2.分子总动能的理解①微观上看：与分子的总个数和平均动能有关②宏观上看：与物质的量和温度有关新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业地面上的物体,由于与地球相互作用（引力）就产生了重力势能物体与弹簧发生相互作用（引力或斥力），使弹簧发生弹性形变,就产生了弹性势能如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置决定的。思考与讨论：前面我们学习了分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子间是否具有势能？G新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业1.分子势能：分子之间存在着相互作用的引力和斥力，所以分子间具有由它们相对位置所决定的能即分子势能。二、分子势能思考与讨论：分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢?2.分子力做功与分子间距离的关系构建模型：设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A（如下图）。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业当r≈10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.分子势能与分子间距离的关系新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业取无穷远处分子势能为0，分子力所做的功等于分子势能的减少分子势能与分子间距离的关系：①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越小。②当r＝r0时，分子势能最小且小于0。③当r<r0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越大。4.分子势能的特点：①分子势能由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。②分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业注意：当物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。5.分子势能的影响因素：①从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关②从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关注意：物体的体积越大，分子势能不一定越大。例如：相同质量0℃的水和0℃的冰，冰的体积大，但水分子的势能大于冰分子的势能。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业特别提醒rr0F10r0vr增大，Ep增大F引F斥vr减小，Ep增大无限远时分子势能EP=0EP当r=r0时,分子势能最小且小于零.向上平移即可，势能改变是绝对的。1、若取r0处为零势能点，则分子势能都大于0.2、分子势能为0和分子势能最小的含义不同。如前者与选择的零势能点有关，后者的位置确定在r=r0处。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业三、物体的内能1.内能的定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和2.内能普遍性：任何物体都具有内能，且不为零3.决定物体内能的因素（内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义）①从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定。②从微观上看：物体内能的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的距离（分子势能）三个因素决定。4.一般的物体具有内能还会具有机械能，两者没有内在的而必然联系。但一定条件下可以相互转换，例如摩擦生热。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业分子动能、分子势能和内能的区别分子动能分子势能内能定义影响因素微观宏观分子无规则运动的动能分子间有作用力，由分子间相对位置决定的势能物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和分子距离体积温度体积质量分子热运动剧烈程度分子距离分子个数分子热运动的剧烈程度温度新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业内能与机械能的区别

内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动常见的能量形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能、弹性势能影响因素物质的量、物体的温度、体积及物态物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量大小永远不等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业分子动能和分子势能分子动能分子势能物体的内能决定因素温度是分子平均动能的标志。分子势能与分子间距离的关系决定分子势能的因素分子动能分子势能体积分子总数温度物质的量布置作业课堂小结新课导入知识讲解随堂练习四、学以致用提高练习1．下列关于热运动的说法，正确的是（）A．温度越高，悬浮在液体中的固体小颗粒运动越剧烈B．温度越高，液体分子的运动速率都会增大C．一定质量的0℃的水变成0℃的冰，内能不变D．100℃的水变成100℃的水蒸气，水分子的平均动能增大【答案】A【解析】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，温度越高，运动越剧烈，故A正确；B．液体的温度升高，分子的平均动能增大，但是并不是每个分子的运动速率都增大，可能有些分子运动速率减小，故B错误；C．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，放出热量，则内能一定减少，故C错误；D．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气时由于温度不变，分子平均动能不变，故D错误。随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业2．关于温度和分子动能，下列说法正确的是（）A．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大B．物体的温度越高，其内部分子的平均动能就一定越大C．15℃的水蒸发成15℃的水蒸气后，内能不变，分子的平均动能也不变D．达到热平衡的两个系统，其内部分子的平均动能可以不同【答案】B【解析】A．分子热运动的速率规律是一个统计规律，物体的温度升高，物体内分子热运动的平均速率增大，而不是物体内每个分子热运动的速率都增大，A错误；B．温度是物体内部分子平均动能大小的标志，物体的温度越高，其内部分子的平均动能就一定越大，B正确；C．15℃的水蒸发成15℃的水蒸气后，温度不变，分子的平均动能不变，该物态变化是吸热过程，分子势能增大，即内能增大，C错误；D．温度是系统达到热平衡的标志，达到热平衡的两个系统温度一定相等，则其内部分子的平均动能一定相同，D错误。随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业3．关于物体的内能，下列说法正确的是（）A．水的内能比冰的内能大B．物体所处的位置越高，分子势能越大C．一定质量的0℃的水结成0℃冰，内能一定减少D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能【答案】C【解析】A．物体的内能由温度、体积和分子数目共同决定，由于水与冰的分子数目关系不确定，可知水与冰的内能大小关系也不能够确定，故A错误；B．物体所处的位置越高，重力势能越大，分子势能是物体内能的一部分，与物体的高度大小无关，故B错误；C．一定质量的0℃的水结成0℃冰，必需向外释放能量，可知内能一定减少，故C正确；D．物体的内能由温度、体积和分子数目共同决定，与物体的运动状态无关，可知相同质量的两个同种物体，运动物体的内能与静止物体的内能大小关系不确定，故D错误。随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业4.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是()【答案】B随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业5.分子力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个