新教材人教版高中物理选择性必修第三册 1.4分子动能和分子势能 教学课件

1、第一章 分子动理论1.4 分子动能和分子势能1知道分子的动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标准。2知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。3知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。学习目标 地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？G 新课导入01分子动能02分子势能03物体的内能 目录典型例题新课讲解01分子动能分子动理论1、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

2、分子也具有动能，这就是分子动能。 物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。2、分子平均动能 在热现象的研究中，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，因而，这里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。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。物体中分子

3、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。如图，分别向10 和50 的水中滴入一滴红墨水，请问: (1)哪杯水中红墨水扩散得快? (2)哪杯水中分子的平均动能大? (3)影响分子平均动能的因素是什么?想一想3、温度 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。宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志温度是分子热运动平均动能的唯一标志。4、注意：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。分子的平均动

4、能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关 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。5、分子的总动能：所有分子热运动的动能总和等于分子的平均动能与分子数的乘积。与分子的 总个数 和 平均动能 有关与 物质的量 和 温度 有关微观上看：宏观上看：【判断题】1）某物体的温度是00C，说明物体中分子的平均动能为零。错。分子永不停息的运动，不管温度多低，分子动能永远不可能为零。2）物体的动能越大，物体内分子的平均动能越大。错。物体的动能是宏观的机械运动的一种能量,Ek=mv2/2，即由物体的速度与质量决定。分子的平均动能是微观的，仅由物

5、体的温度决定。3）温度越高的物体，物体内每个分子的动能都大。错。温度高的物体内部也存在着动能很小的分子。只能说温度越高，分子平均动能越大。4）物质种类不同的物体，如果温度相同，它们的平均动能相同，因而它们分子的平均速率也相同。错。它们的平均动能相同，但由于它们的分子质量不同，所以分子的平均速率不同。 地面附近的物体与地球之间有引力的作用，物体被举高后，地球和这个物体组成的系统就具有了势能。 用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之间存在力（引力或斥力）的作用，这个系统也具有了势能。 总之，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。 我们

6、知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间有势能？02分子势能分子动理论 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。当rr0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。构建模型定性分析分子力做功情况当rr0时，分子力做负功，所围面积在r轴下方，r不断减小，分子力做负功越来越多，所围面积越来越大。当rr0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越小。当rr0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越大。 当rr0时，分子势能最小。 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

7、改变。可见，分子势能与物体的体积有关。【决定分子势能的因素】：从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。rF斥F引F合Fr0一般选取两分子间距离无穷远时，分子势能为零。当两分子间距离rr0时，分子势能最小且小于零。 在rr0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中（r），分子力做正功，分子势能减小。在rr0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中（r），分子力也做正功，分子势能也减小。在r10r0时，分子力可以忽略，若取此时的分子势能为0。则分子势能与分子间距离的关系：10r0无限远时分子势能EP=0rr0F10r0vr增大，Ep增

8、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。注意：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。03物体的内能 分子动理论物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。内能（internal energy）：内能普遍性：任何物体都具有内能一切物体都是由分子组成所有分子都在永不停息地做无规则热运动分子存在相互作用力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）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、

9、温度和体积三个因素决定。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三个因素决定。宏观：物体的摩尔数温度体积微观：分子总数分子平均动能分子势能（分子间距） 物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同时，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量呢?思考与讨论内能机械能对应的运动形式常见的能量形式影响因素联系热运动机械运动分子动能、分子势能动能、重力势能、弹性势能温度、质量、体积内能和机械能的物理本质是一样的。机械能是宏观的物体

10、运动，内能是组成物体的分子热运动的总和。质量、速度、高度、形变量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判断内能的变化同一个物体温度升高时内能增大，温度降低时内能减小。内能增大时温度升高内能减小时温度降低内能温度不变内能温度内能温度高的物体内能大（同一物体）04典例分析分子动理论【例1】(多选)相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是() A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B.每个氢分子的速率都

11、比氧分子的速率大 C.两种气体的分子平均动能一定相等 D.两种气体的分子平均速率一定相等解析：温度是分子平均动能的标志，氧气和氢气的温度相同，其分子的平均动能应相同；但分子的运动速率有的大、有的小，各个分子的动能并不相同，只是所有分子的动能的平均值相同；两种分子的分子质量不同，则平均速率不同，因氢气分子质量小于氧气分子质量，平均动能相等，分子质量大的平均速率小。A、B、D错误，C正确。C典例分析【例2】(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F0为斥力，F0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从

12、a处由静止释放，则() A.乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B.乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大解析：乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后克服斥力做功，分子势能增加，D错误。BC【例3】（多选）1g100oC的水与1g100oC的水蒸气相比较，下列说法

13、正确的是（ ）A.分子的平均动能与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.1g100oC的水的内能小于1g100oC的水蒸气的内能（课后思考）A D【例4】以下说法正确的是( )ACA.机械能为零、内能不为零是可能的B.温度相同，质量相同的物体具有相同的内能 C.物体的速度增大时，物体的内能可能减小 D.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能E.物体的速度增大时，物体的内能增大（体积）（温度降低）（大量分子）（永不停息的热运动）1、(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

14、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.温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率温度相同，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，故B正确；物体温度是对大量分子而言，对于10个这样少数的分子无意义，故C错误；温度低的物体分子的平均速率小(相同物质)，但具体到每一个分子的速率是不确定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故D错误。AB当堂小练2、(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

15、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，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，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。AC3、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() 分子间作用力f 的特点是：rr0时，f 为引力。分子势能Ep的特点是：rr0时，Ep最小。因此只有B项正确。B4.(2020山东高二月考)分子力F与分子间距离r的关系如图3所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近.