第一章 第4节 分子动能和分子势能-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第4节　分子动能和分子势能 核心素养要求 核心素养呈现 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志． 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. 　分子动能 1．分子动能：由于分子不停地做无规则运动而具有的动能，叫做分子动能． 2．平均动能：所有分子的动能的平均值叫做平均动能． 3．温度 (1)宏观含义：温度表示物体的冷热程度． (2)微观含义(即从分子动理论的观点来看)：物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大． 在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子动能的平均值？ 提示：物体是由大量分子组成的，各个分子的速度大小一般不同，因此，每个分子的动能大小可能不同．并且还在不断地改变．由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能． 　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路径无关，分子组成的系统具有分子势能． 2．分子势能与分子间距离的关系 (1)当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力，当分子间的距离减小时，分子间的作用力做正功，分子势能减小． (2)当r＝r0时，分子间的作用力为0，分子势能最小． (3)当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离，分子间的作用力做负功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大． 3．分子势能与物体的体积有关：物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变． 　物体的内能 1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能． 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 分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关．一般说来，物体的温度和体积变化时它的内能都会随之改变． 1．物体的体积增大，分子势能增大；体积减小，分子势能减小．(×) 2．物体的温度降低、体积变大时，物体的内能一定变大．(×) 3．物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变．(√) 　运动的铁球速度越来越大，则铁分子的平均动能越来越大，对吗？ 提示：不对．铁球的速度变大，是指其机械运动的速度变大，即其机械运动的动能变大，而分子平均动能是指分子热运动的动能，与温度有关. 　 [思考探究] 我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化，另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的． (1)热运动的能量与大量分子无规则运动有什么关系呢？ (2)怎样理解“温度是分子热运动平均动能的标志”？ 提示：(1)物体内大量分子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，热运动的能量是大量分子无规则运动的能量总和． (2)可以从两个角度理解：①温度是大量分子无规则热运动剧烈程度的宏观体现，温度升高，分子的热运动加剧，分子的平均动能增大；温度降低，分子的热运动变慢，分子的平均动能减小，所以说“温度是分子热运动平均动能的标志”，②在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同． [思维深化] 1．分子热运动的平均动能 (1)所有分子的热运动动能的平均值． (2)温度是分子热运动平均动能的标志，这是温度的微观本质．只要温度相同，分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同． 2．分子热运动的总动能 分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它等于分子平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和物质的量有关． 3．分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关． 　(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的能量 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 解析：AB　分子热运动的平均动能只和物体的温度有关，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量，B正确；物体温度是对大量分子而言，对于10个这样少的分子无意义，故C错；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． 理解分子动能