高中物理(新教材)选修三课件1：1-4-分子动能和分子势能 人教版

第4节

分子动能和分子势能学习目标1.了解温度是分子热运动平均动能的标志，是微观粒子热运动的宏观表现。2.了解什么是分子势能，了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。3.知道什么是物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关。4.了解内能和机械能的区别。知识梳理一、分子动能1.定义：分子不停地做无规则运动，像一切运动着的物体一样，做

的分子也具有动能，这就是分子动能。2.分子热运动的平均动能：所有分子的动能的

。①

是物质分子热运动的平均动能的标志，

升高，分子热运动的平均动能增大。②虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量一般不相同，故平均速率一般不相同。热运动平均值温度温度3.温度的微观含义物体的温度是它的分子热运动的

的标志。二、分子势能1.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

无关，分子组成的系统具有分子势能。2.决定因素(1)微观上:分子势能的大小由分子间的

决定，这说明分子势能Ep与分子间

是有关系的。(2)宏观上：分子势能与物体的

有关。平均动能路径相对位置体积距离r3.分子势能与分子间距离的关系(1)当r>r0时，分子间的作用力表现为

；若r减小，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做

功，分子势能

。(2)当r=r0时，分子间的作用力为

；当分子间距离r减小到r0时，分子势能减到

。(3)当r<r0时，分子间的作用力表现为

；若r减小，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做

功，分子势能

。引力正减小零最小斥力负增大三、物体的内能1.物体的内能：物体中所有分子的热运动

与

的总和，叫作物体的内能。任何物体都具有内能。3.决定因素(1)从微观上看，物体的内能大小由物体所含的分子

、分子热运动的

和分子间距离三个因素决定。(2)从宏观上看，物体的内能大小由物质的量

和

三个因素共同决定。(3)物体的内能受物态变化的影响。4.物体的内能跟物体的机械运动状态

。温度体积无关动能平均动能分子势能总数1.正误判断(1)物体的温度降低时，物体每个分子的动能都减小。 (

)(2)10℃的水和10℃的铜的分子平均动能相同。 (

)(3)物体的体积越大，分子势能越大。(

)(4)当分子间距离r=r0时，分子间合力为0，所以分子势能为0。(

)(5)当分子间距离由0逐渐增大到∞时，分子势能先减小后增大。(

)(6)物体运动得越慢，其内能一定越小。(

)(7)物体的温度和体积变化时，内能一般要发生改变。(

)×√√√×××自我检测

BD3.(多选)如图所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是(

)A.当r<r0时，r越小，则分子势能Ep越大

B.当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大C.当r=r0时，分子势能Ep最小D.当r→∞时，分子势能Ep最小解析:由图像可知:分子间距离为r0时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；另外，结合分子力的关系可知，当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力；在r由比较大减小到r0的过程中，分子间的作用力表现为引力，做正功，分子势能减小，r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，距离减小的过程中做负功，分子势能增大，所以当r等于r0时，分子势能最小，故A、C正确，B、D错误。AC3.(多选)如图所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是(

)A.当r<r0时，r越小，则分子势能Ep越大

B.当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大C.当r=r0时，分子势能Ep最小D.当r→∞时，分子势能Ep最小解析:由图像可知:分子间距离为r0时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；另外，结合分子力的关系可知，当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力；在r由比较大减小到r0的过程中，分子间的作用力表现为引力，做正功，分子势能减小，r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，距离减小的过程中做负功，分子势能增大，所以当r等于r0时，分子势能最小，故A、C正确，B、D错误。AC4.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，其内能一定增大D.物体的动能减少时，其分子的平均动能可能增大解析：内能是大量分子组成的物体所具有的，单个分子无内能可言，A错误；物体的内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，由物体的温度、体积决定，与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关，故B错误；物体做加速运动时，其动能增大，但内能不一定增大，故C错误；当物体运动的动能减少时，其温度可能升高，温度升高，分子的平均动能增大，故D正确。D重难点理解1.影响分子动能的因素如图，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?提示：(1)50℃的水(2)50℃的水(3)温度知识归纳11.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，每个分子的动能在无规则变化。(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，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。但由于不同物质的分子质量一般不相同，故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，所有分子的动能都增大C.同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D.物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大解析：某种物体的温度是0℃，物体中分子的平均动能并不为零；从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，分子运动更激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速率越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子热运动越激烈，则物体的分子动能不一定越大。所以C项正确。C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，所有分子的动能都增大C.同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大D.物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大解析：某种物体的温度是0℃，物体中分子的平均动能并不为零；从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，分子运动更激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速率越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子热运动越激烈，则物体的分子动能不一定越大。所以C项正确。C重难点理解2.分子势能的理解如图所示，晶体分子间距离较小，且规则排列；熔化后的液体分子间距离较大，且是无规则排列的。晶体熔化过程中，温度不变，只有在熔化完成后，温度才会升高。问题1.晶体熔化过程中，分子间距离增大，分子间的作用力做什么功?分子势能如何变化?提示：晶体熔化过程中，分子间距离增大，分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做负功，分子势能增加。2.晶体熔化过程中，温度不变，只有在熔化完成后，温度才会升高，这是为什么?提示：晶体熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离增大，分子间作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子间作用力做功，使分子势能增加，所以熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，而分子势能增加，吸收的热量转化为分子势能。知识归纳21.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.影响分子势能的因素(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(气体的分子势能一般视为不变)，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。①当r>r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增加。③当r=r0时，分子力为零，分子势能最小。②当r<r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增加。3.势能势能与分子间距离的关系例2两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是(

)A．在r＝r0时，分子势能为零B．在r＝r0时，分子势能最小，但不为零C．在r>r0阶段，分子势能一直减小D．在r<r0阶段，分子势能先减小后增加【解析】因为两分子相距无穷远时分子势能为零，在r＝r0时，斥力和引力大小相等，方向相反，分子力合力为零，分子势能最小，但不为零，A错误，B正确；在r>r0阶段，随着两分子的靠近，分子间表现为引力，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；在r<r0阶段，分子间作用力表现为斥力，在两分子靠近的过程中，分子力做负功，分子势能一直增加，D错误．重难点理解3.物体的内能飞机从地面起飞，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?要点提示：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。知识归纳31.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间的距离三个因素决定。2.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、水沸腾变为水蒸气，温度不变。此过程中分子的平均动能不变，但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。3.内能与机械能的区别和联系

比较对象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、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)、形变量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例3关于物体的内能，下列说法中正确的是(

)A.机械能可以为零，但内能永远不为零B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.物体的温度越高，内能越大D.0℃的冰的内能与等质量的0℃的水的内能相等解析：机械能可以为零，但内能永远不为零，选项A正确；物体的内能与物体的种类、温度、体积及状态都有关系，故温度相同、质量相同的物体不一定具有相同的内能，物体的温度越高，内能不一定越大，选项B、C错误；0℃的冰的内能比等质量的0℃的水的内能小，选项D错误。A备用工具&资料3.内能与机械能的区别和联系

比较对象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、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)、形变量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重难点理解3.物体的内能飞机从地面起飞，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?要点提示：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。知识梳理一、分子动能1.定义：分子不停地做无规则运动，像一切运动着的物体一样，做

的分子也具有动能，这就是分子动能。2.分子热运动的平均动能：所有分子的动能的

。①

是物质分子热运动的平均动能的标志，

升高，分子热运动的平均动能增大。②虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量一般不相同，故平均速率一般不相同。热运动平均值温度温度3.分子势能与分子间距离的关系(1)当r>r0时，分子间的作用力表现为

；若r减小，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做

功，分子势能

。(2)当r=r0时，分子间的作用力为

；当分子间距离r减小到r0时，分子势能减到

。(3)当r<r0时，分子间的作用力表现为

；若r减小，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做