人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案3：1 4 分子动能与分子势能

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGE试卷第=1页，总=sectionpages33页PAGE11.4分子动能和分子势能〖学习目标〗1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素．〖知识梳理〗一、分子动能1、分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2、单个分子的动能(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能．(2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．3、分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，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．4．物体内分子的总动能物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．二、分子势能1．分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图所示)分子间距离rr＝r0r>r0r<r0分子力F等于零表现为引力表现为斥力分子力做功W分子间距增大时，分子力做负功分子间距减小时，分子力做负功分子势能Ep最小随分子间距的增大而增大随分子间距的减小而增大2.分子势能的特点由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．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．3．分子势能的影响因素(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关．(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的．三、物体的内能1．物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．任何物体都具有内能．2．相关因素(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．(2)分子热运动的平均动能与温度有关．(3)分子势能与物体的体积有关．故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．3．温度、内能和热量的比较(1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志．(2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．(3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少．4．内能和机械能的区别与联系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5.物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化．随堂演练一、单选题1．根据分子动理论知，物质分子之间的距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是（）A．当分子间距离为r0时，分子具有最大势能B．当分子间距离为r0时，分子具有最小势能C．当分子间距离为r0时，引力和斥力都是最大值D．当分子间距离为r0时，引力和斥力都是最小值2．两分子间距离时分子间作用力为零，下列说法错误的是（）A．取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为正值B．取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为正值C．取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为负值D．取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为负值3．关于分子和分子力、分子势能，下列说法正确的是（）A．分子间距离增大，分子势能一定增大B．分子间距离等于平衡位置距离时，分子势能不一定最小C．分子之间一定同时存在引力和斥力D．气体分子之间的距离很大，其分子之间的作用力不可忽略4．关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．当一个物体加速运动时，其内能一定增加B．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而先减小后增大C．悬浮在液体中的颗粒越小，小颗粒受到各个方向液体分子的冲击力就越不平衡，布朗运动就越明显D．物体内热运动速率大的分子数占总分子数的比例与温度无关5．下列说法正确的是（）A．扩散现象是不同物质间的一种化学反应B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小C．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小D．若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则该气体的分子体积为6．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能减小C．在r<r0阶段，F做正功，分子动能减小，势能减小D．在r=r0时，分子势能为零二、填空题7．分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r=r1时，F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。三、解答题8．在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能．势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能．如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等．如图所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴．如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图所示．（1）假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）．当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0<Ep0）．求a、b分子间的最大势能Epm；（2）利用图，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围．人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGE8▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁1．B〖详析〗AB．当r＞r0时，分子间的作用力为引力，随着分子间距离的减小，分子引力做正功，分子势能减小，r＜r0时，分子间的作用力为斥力，随分子间距离的减小，分子斥力做负功，分子势能增加，故当分子间距r＝r0时，分子势能具有最小值，A错误，B正确；CD．分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，r＝r0时分子引力和斥力大小相等，既不是最大值，也不是最小值，CD错误；故选B。2．D〖详析〗A．当时，分子势能最小，若取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为正值，故A正确，不符合题意；B．当时，分子势能最小，若取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为正值，故B正确，不符合题意；C．当时，分子力趋于零，则分子势能趋于零，取时为分子势能的零势能点，则当时分子势能为负值，故C正确，不符合题意；D．当时，分子力趋于零，则分子势能趋于零，则当时分子势能有正有负，故D错误，符合题意。故选D。3．C〖详析〗A．若分子间距离从小于平衡位置处开始增大至平衡位置时，分子力表现为斥力，做正功，分子势能减小，故A错误；B．分子间距离等于平衡位置距离时，分子力为零，分子势能一定最小，故B错误；C．分子之间一定同时存在引力和斥力，故C正确；D．若气体分子之间的距离很大，其分子之间的作用力可以忽略，故D错误。故选C。4．C〖详析〗A．物体宏观的动能和微观的内能没有没有必然的联系，因此宏观的动能增加，内能的变化不能确定。所以A错误；B．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时，分子力做负功；故分子势能随分子间距离的减小而增大，所以B错误；C．悬浮在液体中的颗粒越小，各个方向的液体分子对颗粒冲力的平均效果互相不平衡，布朗运动就越明显，所以C正确；D．根据麦克斯韦统计规律可知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故D错误。故选C。5．C〖详析〗A．扩散现象是分子运动造成的一种物理现象，故A错误；B．分子间作用力为引力时，分子间距离越大，分子势能越大；分子间作用力为斥力时，分子间距离越大，分子势能越小；故B错误；C．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，故C正确；D．若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则每个气体分子平均所占据的空间体积为，分子的体积则小于，故D错误。故选C。6．A〖详析〗A．r0为分子间的平衡距离，在r>r0阶段，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；BC．当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，故BC错误；D．在r=r0时，分子势能最小，小于零，故D错误。故选A。7．减小减小小于〖详析〗〖1〗从距点很远处向点运动，两分子间距减小到的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；〖2〗在的过程中，分子间