新教材高中物理第一章分子动理论第4节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

分子动理论第4节

分子动能和分子势能课标解读课标要求素养要求1.知道物体是由大量分子组成的,知道阿伏加德罗常数,会用它进行相关的计算或估算。2.了解扩散现象，观察并能解释布朗运动,理解扩散现象及布朗运动产生的原因。知道什么是分子的热运动,理解分子热运动与温度的关系。课标解读课标要求素养要求3.知道分子间存在着空隙和相互作用力。通过图像知道分子力与分子间距离的关系。4.了解分子动理论的基本观点及相应的实验证据。3.科学探究：通过对布朗运动的探究，学会通过观察物理现象，揭示其本质，得出结论。4.科学态度与责任：学会坚持实事求是的态度，用实验方法探究问题，培养探索科学的兴趣。续表要点一分子势能分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径______①，分子组成的系统具有分子势能。

无关要点二物体的内能物体中所有分子的____________②与分子势能的总和，叫作物体的内能。一般来说，物体的______③和______④变化时它的内能都会随之改变。

热运动动能

温度

体积①分子力做功与以前学过的哪种力相似，分子势能又与哪种能量具有相似的特点？提示

分子力做功与重力、电场力做功相似，均与路径无关，分子势能同重力势能、电势能相似。②物体运动的速度越大，其分子的热运动平均动能也越大吗？提示

不是，分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关。③如图，一小孩从滑梯上滑下来，感觉屁股热，这种现象怎么解释？提示

小孩的臀部内能增加，温度升高，感觉热。④在一个恒温的容器中，一个物体自由下落，它的内能改变了吗？提示

物体下落过程中，物体的体积没有发生变化，所以分子势能保持不变，内能不变。1.分子势能的理解（1）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。2.内能的理解（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。（4）组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。探究点一

分子动能1.为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？提示分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能。2.相同温度的氧气和氢气，哪一个平均动能大？哪一个平均速率大？

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规律，对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不受温度影响，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一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。3.物体内分子的总动能分子的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和,它等于分子的平均动能与分子数的乘积,即它与物体的温度和所含的分子数目有关。例（多选）关于分子的动能，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.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

AB

解题感悟理解分子动能的三点注意（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规律，对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。1.对不同的物体而言，下列说法中正确的是(

)A.高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大B.高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能C.高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大D.高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率

A

[解析]温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同；对单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的。探究点二

分子势能

1.分子力做功与分子势能的关系分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少；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离的关系

分子间距离分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功—分子力做负功分子力做负功分子势能最小随分子间距离的增大而增大随分子间距离的减小而增大3.分子势能曲线分子势能曲线如图所示，

（1）宏观上：分子势能的大小与体积有关。一般体积变化，势能就变化，但不能说体积变大，势能就变大。（2）微观上：分子势能与分子间的距离有关。

4.影响分子势能的因素

D

解题感悟分子势能图像问题的解题技巧

1.（多选）关于分子势能，下列说法正确的是(

)A.分子间作用力表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越小B.分子间作用力表现为斥力时，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

AC

D

[解析]根据分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加，可确定出所选阶段。探究点三

内能1.如图所示为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭一定体积的气体，内筒中有水，在水加热升温的过程中(忽略液体和气体的体积变化）。（1）气体分子间引力、斥力怎样变化？

[答案]封闭气体分子数与体积不变，所以分子间平均距离不变，所以分子间斥力与引力都不变，分子势能也不变。（2）是不是所有气体分子运动速率都增大了？

[答案]不是。封闭气体温度升高，分子热运动平均动能增大，分子热运动平均速率增大，并不是所有分子速率都增大。（3）气体的内能怎样变化？

[答案]气体的分子势能没有变，平均动能增大，所以气体的内能增大。2.飞机从地面起飞，随后在高空高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也增大了。”这种说法对吗？为什么？

[答案]这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的，与机械运动无关。机械运动速度的变化以及竖直高度的变化仅改变乘客的机械能，不能以此判断其内能的变化情况。1.内能的决定因素（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：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。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）或弹性形变量项目内能机械能能否为零永远不能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续表3.物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时，例如冰的熔化、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。例下列叙述正确的是(

)A.分子的动能与分子的势能之和，叫作这个分子的内能B.物体的内能由物体的动能和势能决定C.物体做加速运动时，其内能也一定增大D.物体的动能减小时，其温度可能升高

D

1.（多选）下列有关温度与分子动能、物体内能的说法中正确的是(

)A.温度升高，每个分子的动能一定都变大B.温度升高，分子的平均速率一定变大C.温度升高，分子的平均动能一定变大D.温度降低，物体的内能必然变小

BC

[解析]温度升高，分子的平均动能一定变大，但每个分子的动能不一定变大；温度降低，内能可能减小，还有可能不变，甚至可能增加。2.（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，则下列说法中不正确的是(

)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

AB

[解析]氧气温度不变，体积不变，内能不变；汽车轮胎与地面摩擦，机械能转化为内能。1.容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内(

)A.冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B.水的分子平均动能大于冰的分子平均动能C.水的内能大于冰的内能D.冰的内能大于水的内能

C

[解析]冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能。2.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

B

A

BD

①请说明曲线斜率的含义；

[解析]曲线的斜率表示弹簧的弹力

[答案]见解析

C

[解析]温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体分子平均动能一定相同。2.下列物理量与物体的内能无关的是(

)A.物体的温度 B.物体的体积C.质量 D.物体的运动速度

D

3.（2021上海华师大二附中高二期中）下列说法中正确的是(

)A.物体的内能变化时，它的温度一定发生变化B.气体的体积增大时，分子势能一定增大C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D.用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就一定可以求出该气体分子的质量

C

D

[解析]温度降低，分子的平均动能减小，但有些分子的动能可能增大。5.（2021海南华中师范大学附属中学高三月考）在某变化过程中，两个分子间相互作用的势能在增大，则(

)A.两个分子之间的距离可能保持不变B.两个分子之间的距离一定在增大C.两个分子之间的距离一定在减小D.两个分子之间的距离可能在增大也可能在减小

D

[解析]规定无穷远处分子势能为0时，分子势能与距离的关系如图所示：

B

7.(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是(

)A.物体的机械