1.4分子动能和分子势能-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 1.4分子动能和分子势能 晓峰物理 地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？ 情景引入 一、分子动能 1、分子动能 分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 一、分子动能 2、分子平均动能 在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。 物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。 一、分子动能 3、温度 温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。 ①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量 ②微观含义： 温度是分子热运动的平均动能的标志 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。 构建模型 定性分析分子力做功情况 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功。 思考与讨论 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。 构建模型 ①当r>r0时，分子力做正功，分子动能增加，分子势能Ep减少。 定性分析功能关系 ②当r<r0时，分子力做负功，分子动能减少，分子势能Ep增加。 思考与讨论 二、分子势能 半定量分析分子力做功情况 分子作用力曲线与r轴之间所围面积等于分子力所做的功。 ①当r>r0时， 分子力为引力，分子间距离减小，分子力做正功，所围面积在r轴下方，r不断减小，分子力做正功越来越多，所围面积越来越大。 ②当r<r0时，分子间距离减小，分子力做负功，所围面积在r轴上方，r不断减小，分子力做负功越来越多，所围面积越来越大。 二、分子势能 半定量分析分子势能变化情况 取无穷远处分子势能为0 分子力所做的功等于分子势能的减少 ①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越小。 ③当r<r0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越大。 ②当r＝r0时，分子势能最小。 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。可见，分子势能与物体的体积有关。 三、物体的内能 物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 物体的内能（internal energy） ⑴任何物体都具有内能 一切物体都是由分子组成 所有分子都在永不停息地做无规则热运动 分子存在相互作用力 ⑵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摩尔数、温度和体积三个因素决定。 ②从微观上看：物体内能的大小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。  物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同时，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量呢？ 内能 机械能 对应的运动形式 常见的能量形式 影响因素 联系 热运动 机械运动 分子动能、分子势能 动能、重力势能、弹性势能 温度、质量、体积 质量、速度、高度、形变量 内能和机械能的物理本质是一样的。机械能是宏观的物体运动，内能是组成物体的分子热运动的总和。 思考与讨论 分子动能 分子势能 内能 定义 影响因素 微观 宏观 分子无规则运动的动能 分子间有作用力，由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 分子距离 体积 温度 体积 质量 分子热运动剧烈程度 分子距离 分子个数 分子热运动的剧烈程度 温度 随堂小结 【例题1】(多选)相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是(　　) A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 C.两种气体的分子平均动能一定相等