新教材同步系列2024春高中物理第一章分子动理论4分子动能和分子势能课件新人教版选择性必修第三册

第一章分子动理论4分子动能和分子势能学习目标学法与考法1．知道温度是分子热运动平均动能的标志(重点)2．掌握分子势能的概念，分子力做功对应分子势能的变化．知道分子势能跟物体体积有关(重难点)3．理解分子势能与分子间距离的变化关系曲线(难点)4．知道物体的内能跟温度和体积有关(重点)学法：①通过分子平均动能与温度关系的讲授，渗透统计的方法．②通过分析推理法弄清分子势能与分子间距离的变化关系．③通过综合分析的方法从宏观和微观两方面弄清与内能有关的因素考法：①考查对分子动能、势能和有关因素的理解．②考查分子势能曲线与分子力曲线的区别．③考查对内能的理解和影响因素，以及与机械能的区别知识导图

课前•自主预习分子动能1．分子动能做_________的分子跟运动的物体一样也具有动能，这就是分子动能．2．分子的平均动能热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，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，叫作分子_________．3．温度的微观解释温度是物体分子热运动的___________的标志．热运动平均动能平均动能运动的铁球速度越来越大，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？【答案】不对，铁分子的平均动能与温度有关，与物体运动的速度无关．

(多选)下列说法中正确的是 (

)A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B．分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能C．物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温度很高D．物体温度升高时，速度小的分子数减少，速度大的分子数增多【答案】ABD【解析】温度相同，物体分子平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能，B正确；物体温度是对大量分子而言，对于10个这样少的分子无意义，故C错误；平均动能概念是建立在统计规律的基础上的，当温度升高时，速率小的分子数减小，速度大的分子数增加，故D正确．分子势能1．定义：由分子间的分子力和分子间的___________决定的能叫作分子势能．2．决定因素(1)宏观上：分子势能的大小与物体的_______有关．(2)微观上：分子势能与分子之间的_______有关．相互位置体积距离3．分子势能与分子间距离的关系(1)当r＞r0时，分子力表现为________，若r增大，需克服引力做功，分子势能________．(2)当r＜r0时，分子力表现为________，若r减小，需克服斥力做功，分子势能________．(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能________．引力增加斥力增加最小在宏观上，物体的势能与物体的体积有关，当物体的体积增大时，分子势能一定增大吗？【答案】不一定，水结成冰的时候分子势能减小，但体积却增大了．

(多选)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，分子势能越小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【答案】AC【解析】分子间的作用力表现为引力，分子间的距离减小时，分子力做正功，因此分子势能随分子间距离的减小而减小，A正确；分子力为斥力，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距离的减小而增大，B错误；物体在热胀冷缩时，物体体积发生变化，说明分子势能发生变化，C正确；物体在做自由落体运动时，物体重力势能减小，但分子势能与重力势能无关，D错误．物体的内能1．定义：物体中所有分子_____________与___________的总和．2．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做_______________，所以任何物体都具有内能．热运动动能分子势能无规则的热运动3．决定因素(1)物体所含的分子总数由___________决定．(2)分子的热运动平均动能由________决定．(3)分子势能与物体的______有关，故物体的内能由_________、_______、_______共同决定，同时受物态变化的影响．物质的量温度体积物质的量温度体积0℃的冰熔化为0℃的水时，内能是否发生变化？【答案】要吸收热量，内能变化了．下列关于物体内能的说法正确的是 (

)A．一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能B．物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能C．当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大【答案】B【解析】根据内能的概念可判断B正确．课堂•重难探究－对分子动能的理解1．单个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零．(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化．(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义．2．分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大．个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．(2)只要温度相同，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质的分子质量不尽相同，所以同一温度下，不同物质的分子运动平均速率大小一般不相同．对分子动能的理解例1关于分子动能，正确的说法是 (

)A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高【答案】C【解析】温度是分子平均动能的标志，分子在永不停息地做无规则运动，物体中分子的平均动能不可能为零，A错误；物体温度升高时，分子平均动能增大，但对于单个分子，其动能可能减小，也可能增大，故B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，即速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，C正确；物体运动速度的变化改变的是机械能，与分子的热运动无关，D错误．变式1

(2023年扬州期末)体育老师用气筒给篮球快速打气时，假设打气过程中篮球的容积不变，则此过程 (

)A．球内气体分子数密度不变B．气体温度保持不变C．球内所有气体分子的动能都增大D．单位时间内碰撞单位面积内壁的分子数增大【答案】D理解分子动能的三个方面1．温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系．2．每个分子都有分子动能且不为零，热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．3．温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关．－对分子势能的理解1．分子势能与分子力做功的关系(1)分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少．(2)分子力做负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少．2．分子势能与分子间距的关系如图为分子间作用力F合和分子势能Ep随r变化的图像．可以看到(①为F合－r图像；②为Ep－r图像)：(1)当r＝r0时，F合＝0，Ep最小(若以分子间距无限远处为零势能点，则此时Ep＜0)．(2)当r＞r0时，F合＜0，即为引力，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep增大．(3)当r＜r0时，F合＞0即为斥力，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep增大．3．分子势能与体积的关系分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就变化(气体除外)，但不能说体积变大，势能就变大．4．分子势能的变化与分子力做功有关当r＞r0时，分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，反之减小；当r＜r0时，分子力表现为斥力，分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，反之减小；当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，分子势能的大小和正、负都与零势能点的选取有关．对分子势能的理解例2

(2023年海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法，正确的是 (

)A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小【答案】C【解析】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大．变式2

(2023年肇庆联考)由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能．如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零．通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是(

)A．图中r1是平衡位置B．假设将两个分子从它们相距r2时释放，它们将相互靠近C．当分子间的距离r＝r3时，分子间的作用力表现为斥力D．当分子间的距离从r3减小到r2时，分子间的作用力表现为引力，且先增大后减小【答案】D【解析】在平衡位置，分子势能最小，则图中r2是平衡位置，所以将两个分子从它们相距r2时释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，A、B错误；当分子间的距离r＝r3时，分子力表现为引力，C错误；当分子间的距离从r3减小到r2时，分子力表现为引力，Ep－r图像的斜率大小表示引力大小，可知引力先增大后减小，D正确．1．如何判断分子势能的变化(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大．(2)判断分子势能的变化有两种方法：①看分子力的做功情况．②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别．2．分子势能图像问题的解题技巧(1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点的意义不同．分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0．分子势能图像与r轴交点的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0．(2)其次要把图像上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题．－对内能的理解1．对内能的理解(1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．(2)某种物体的内能在宏观上是由物质的量、温度和体积决定的；微观上由分子数、分子平均动能和分子间的距离决定．(3)物体的内能跟物体的机械运动状态无关．2．内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体的机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高项目内能机械能影响因素物质的量、物体的温度和体积物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变能否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零关系在一定条件下可以相互转化例3关于物体的内能，下列说法中正确的是 (

)A．水分子的内能比冰分子的内能大B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少D．相同质量的两个相同物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能【答案】C【解析】因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置高低”“运动”还是“静止”没有关系，故B、D错误．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，放出热量，使得内能减小，故C正确．变式3

(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是 (

)A．机械能增大的物体，其内能一定增大B．物体的机械能损失时，内能却可能增加C．物体的内能损失时，机械能必然会减小D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零【答案】BD【解析】内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的．物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子永不停息地运动，内能不可能为零，故D正确．对内能理解的要点1．内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态．2．研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能．3．物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加．小练•随堂巩固1．1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是

(

)A．分子的平均动能和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D．1g100℃的水的内能大于1g100℃的水蒸气的内能【答案】A【解析】1g100℃的水和1g100℃的水蒸气具有相同的温度即二者分子的平均动能相同，具有相同的分子数目，所以二者分子的总动能也相同，A正确、B错误；水吸收热量才能变成水蒸气，所以1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能，C、D错误．2．当两个分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，设r1＜r0＜r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中 (

)A．分子力先减小后增大B．分子力有可能先减小再增大，最后再减小C．在r0处分子势能最大D．分子势能先增大后减小【答案】B【解析】因为r1＜r0＜r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中，分子力有可能先减小再增大最后再减小，A错误，B正确；根据分子势能与分子距离变化的关系可知，分子势能r0处最小，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中，分子势能先减小后增大，C、D错误．3．(多选)一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧急刹车，最后停下来，则下列说法正确的是 (

)A．汽车机械能减小，氧气内能增加B．汽车机械能减小，氧气内能减小C．汽车机械能减小，氧气内能不变D．汽车机械能减小，汽车(轮胎)内能增加【答案】CD【解析】氧气温度不变，体积没变，内能不变，故A、B错误；汽车机械能减小，转化为内能，C、D正确．4．(2023年上海模拟)两个分子间的作用力随分子间距离