1.4分子动能和分子势能-学案

1.4分子动能和分子势能【学习目标】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。【学习重难点】掌握三个概念（分子动能、分子势能、物体内能）。【学习过程】一、知识储备1．分子动理论（1）_______________________________________________。（2）_______________________________________________。（3）_______________________________________________。2．气体压强的微观解释气体的压强是_______________________________________________而产生的。二、新知学习（一）分子动能1．分子动能：_____________________________________________叫做分子动能。2．平均动能：_____________________________________________叫做平均动能。实验：扩散快慢与温度的关系结论：________________________________________________________________。3．温度：（1）宏观含义：温度是表示___________________________________。（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是_____________________的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能____________。需要注意：（1）同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同。但由于不同物质的分子质量不一定相同。所以分子热运动的平均速率也不一定相同。（2）温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。例题1：有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（C）A．甲气体温度一定高于乙气体的温度B．甲气体温度一定低于乙气体的温度C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快（二）分子势能地面上的物体，由于与地球相互作用：____________________发生弹性形变的弹簧，相互作用：___________________1．分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由____________所决定的能。2．分子势能与分子间距离的关系（1）当r≈_________m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。（2）当r＜r0时，分子间的作用力表现为________，要减小分子间的距离必须________________做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而________。（3）当r＞r0时，分子间的相互作用表现为________，要增大分子间的距离必须________________做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而________。例题2：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。F>0为斥力，F<0为力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（BC）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（三）物体的内能1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的____________________________叫做物体的内能。也叫做物体的________________。2．任何物体都具有内能。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。3．决定物体内能的因素（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的__________、__________和__________三个因素决定。（2）从微观上看：物体内能的大小由__________________________________，____________________________和______________________________三个因素决定。课堂讨论：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。①一块铁由15℃升高到55℃，比较内能。②质量是1kg50℃的铁块与质量是0.1kg50℃的铁块，比较内能。③质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸气，比较内能。提问：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？理解：内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加。4．物体的内能跟机械能的区别内能机械能对应的运动形式常见的能量形式影响因素大小联系【练习巩固】1．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是（D）A．不断增大B．不断减小C．先增大后减小D．先减小后增大2．下列说法正确的是（D）A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B．物体内分子势能由物体的温度和体积决定C．物体的速度增大时，物体的内能增大D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加3．氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（BD）A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大C．两者的内能相等 D．氢气分子的平均速率较大4．关于分子动能，正确的说法是（C）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，分子的平均动能增大D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高5．对于20℃的水和20℃的水银，下列说法正确的是（AD）A．两者的分子平均动能相同B．水银的分子平均动能比水的大C．两者的分子平均速率相同D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小6．下列关于物体内能的说法中正确的是（D）A．0℃的水比0℃的冰的内能大B．物体运动的速度越大，则内能越大C．水分子的内能比冰分子的内能大D．100g0℃的冰比100g0℃的水的内能小第一章4A组·基础达标1．下述说法中正确的是()A．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大C．当某物体的内能增加时，该物体的温度一定升高D．温度是分子平均动能的标志，温度越高，则分子平均动能越大【答案】D【解析】温度是分子平均动能的标志，甲物体的温度比乙物体的温度高，由于不知道两种粒子的分子质量的关系，所以不能判断出甲物体分子平均速率与乙物体分子平均速率的大小关系，故A错误；温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大，并不是物体的每一个分子的动能都增大，故D正确，B错误；物体的内能与物体温度、体积、物态有关，温度高，内能不一定大，故C错误．2．已知水的密度会随温度的变化而变化，现给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水(如图所示)．下列说法中正确的是()A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大B．温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等【答案】A【解析】温度是分子平均动能的标志，A的温度高，故A的平均动能大，故A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故B错误；体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃和0℃的热水和冷水，它们的体积相等，质量近似相等，温度不同，所以内能一定不同，故C错误；平均距离与温度有关，相同体积不同温度水分子的个数不同，平均距离就不同，故D错误．3．一木块从斜面上匀速下滑，在下滑的过程中，木块的温度不断升高，则()A．分子势能减小，分子平均动能不变B．机械能减小，内能增大C．机械能不变，内能增大D．分子势能不变，分子平均动能增大【答案】B【解析】一木块从斜面上匀速下滑，在下滑的过程中，木块的温度不断升高属于摩擦做功生热．机械能减小，内能增大．这与分子势能变化没有关系．所以A、C、D错误，B正确．4．严冬时节，梅花凌寒盛开，淡淡的花香沁人心脾．我们能够闻到花香，这与分子的热运动有关．关于热学中的分子，下列说法中正确的是()A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体中进行C．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力没有引力D．两个分子间的距离增大时，分子间的分子势能一定减小【答案】B【解析】布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，A错误；扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体中进行，B正确；两个分子间距离小于r0时，分子间斥力和引力都存在，只是分子力表现为斥力，C错误；当r<r0时，分子势能随着分子间距离的增大而减小，当r>r0时，分子势能随分子距离增大而增大，D错误．5．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，只在两分子力的作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设分子间在移动过程中所具有的总能量为零．则()A．乙分子在P点时加速度为零B．乙分子在P点时分子动能最小C．乙分子在Q点时分子势能最小D．乙分子在Q点时处于平衡状态【答案】A【解析】乙分子在P点时势能最小，即乙分子从O运动到P过程中分子力始终做正功，从P运动到无穷远过程中分子力始终做负功，因此乙分子在P点时所受分子力为零，则加速度为零，根据能量守恒定律可知乙分子在P点时动能最大，A正确，B、C错误；乙分子在Q点时所受分子力沿x轴正方向，不处于平衡状态，D错误．6．(多选)关于物体内能，下列说法中正确的是()A．每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关【答案】BD【解析】物体内所有分子的动能与势能的总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义．物体的内能与其所含分子的动能与势能有关，与物体的动能和势能、机械能无关，故本题选B、D．7．(多选)下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是()A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为引力时，随着分子间的距离增大，分子力先增大后减小，分子势能增大D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大【答案】CD【解析】当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错误，C正确．当分子力表现为斥力时，分子间距离r<r0，随分子间距离的减小，分子力和分子势能都增大，D正确．8．(多选)关于分子的动能，下列说法正确的是()A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关【答案】CD【解析】分子的平均动能与机械运动的速度无关；温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小．9．(多选)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子间势能增加B．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和D．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加【答案】AC【解析】一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，内能增加，平均动能不变，其分子之间的势能增加，A正确；气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子在做永不停息的无规则运动，B错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，C正确；如果气体温度升高，分子平均动能增加，不一定所有分子动能都增加，D错误．10．(多选)设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置到O点间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x轴方向运动，则()A．乙分子的加速度先减小，后增大B．乙分子到达r0处时速度最大C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小D．乙分子在r0处时，分子势能最小【答案】BD【解析】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，由图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，大于平衡位置时，分子力先变大再变小，故乙分子的加速度是先变小再反向变大，再变小，故A错误；当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，