第1章 第4节 分子动能和分子势能-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册(Word教参)(人教版)

第4节　分子动能和分子势能 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道分子动能的概念，理解分子热运动的平均动能和温度之间的关系． 2．知道分子势能的概念，理解分子势能与分子间距离及分子力做功的关系． 3．掌握内能的概念，了解内能和机械能的区别. 1．物理观念：分子动能、分子平均动能、分子势能、内能． 2．科学思维：分子平均动能随温度的变化关系，分子势能和分子间距离的关系，内能及决定因素. 一、分子动能 1．定义：做热运动的分子具有的动能． 2．分子平均动能：所有分子的动能的平均值. 3．温度和分子平均动能的关系：温度升高时，分子热运动的平均动能增加. 4．温度的微观含义：分子热运动的平均动能的标志． [判断] (1)物体做加速运动时，分子动能越来越大．(　×　) (2)物体温度升高，每个分子的动能都增加．(　×　) (3)物体温度升高，分子的平均动能增加．(　√　) 二、分子势能 1．定义：分子间存在着相互作用力，分子力做功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能. 2．决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关． (2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关． [思考]　如图是分子势能与分子间距离的关系图像． (1)分子间距离为多大时，分子系统具有的势能最小？ (2)分子间作用力为引力时，分子势能与分子间距离的关系是怎样的？ 提示　(1)当r＝r0时，即分子间相互作用力为零时，分子势能最小． (2)当分子间作用力为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大． 三、物体的内能 1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． 2．决定因素：物体的内能由温度、体积、物质的量共同决定． 3．分子的热运动对应的动能，是内能的一部分，物体的机械运动对应的动能，是机械能的一部分． [判断] (1)物体的温度越高，内能越大．(　×　) (2)机械能越大的物体内能越大．(　×　) (3)当物体的温度保持不变时，体积变化内能一定发生变化．(　√　) 探究点一　温度与分子平均动能 如图甲，动车的速度很大，组成动车的分子具有的动能是不是也很大？ 如图乙，火箭喷出的气体温度很高，气体分子的平均动能是不是很大？ 提示　图甲中，分子动能不一定大，分子动能与物体机械运动无关． 图乙中，气体分子平均动能一定很大，因为温度是分子平均动能大小的标志． 1．温度的物理含义 (1)宏观上：温度表示物体的冷热程度． (2)微观上：标志物体分子热运动的激烈程度，它是物体分子平均动能的标志． (3)温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即大量的分子有意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不科学的． (4)温度与物体的宏观运动状态无关． 2．单个分子的动能 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不相同．所以研究单个分子的动能没有意义． 3．分子的平均动能 只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同．与物质种类、质量、压强、体积无关． 有甲、乙两种不同气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则(　　) A．甲气体的温度一定高于乙气体的温度 B．甲气体的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的分子运动得快 C　[气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关．本题涉及两种不同气体(分子质量不同)，它们的分子质量无法比较，因而无法比较两种气体温度的高低，A、B错误，C正确；速率的平均值大，并不一定每个分子运动得都快，D错误．] [题后总结]　温度与分子的平均动能关系的解题技巧 (1)温度是分子平均动能的标志，不同的物质，只要温度相同，分子的平均动能就相同． (2)温度升高，分子的平均动能增大，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大． (3)温度只与分子热运动有关，与物体的宏观机械运动无关． [训练1]　当物体的温度升高时，下列说法中正确的是(　　) A．每个分子的温度都升高 B．每个分子的热运动都加剧 C．每个分子的动能都增大 D．物体分子的平均动能增大 D　[温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增加；温度降低，分子平均动能减少；但并不是每个分子的动能都变化，温度是大量分子的统计结果，对少数几个分子谈温度是没有意义的，故D对．] [训练2]　严冬湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是(　　) A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数 B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，