1.4 分子动能和分子势能 学案-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

4.分子动能和分子势能

 

核心素养目标

物理观念：(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．

(3)知道什么是物体的内能，了解内能和机械能的区别．

科学思维：(1)理解分子力做功的特点．

(2)理解物体的内能与哪个宏观量有关．

科学探究：探究分子力做功与分子势能变化的关系.

 

知识点一、分子动能

1．分子动能

分子不停地做________运动，做热运动的分子也具有________．

2．平均动能

所有分子的动能的________．温度越高，分子热运动的________越大；温度越低，分子热运动的平均动能________．

知识点二、分子势能

1．分子势能

分子间存在着________，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能．

2．分子势能与分子间距的关系

如图所示为分子间作用力F和分子势能Ep随r变化的图像．(取无限远处分子势能为0)可以看到：

(1)当r＝r0时，F＝0，Ep________(若以分子间距无限远处为零势能点，则此时Ep<0)．

(2)当r>r0时，F<0，即为________，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep________.

(3)当r<r0时，F>0，即为________，所以此时减小r，克服分

子力做功，Ep________.

3．分子势能与体积的关系

分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就________(气体除外，气体体积变化时，一般认为分子势能不变)，但不能说体积变大，势能就变大．

 

【注意】

温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，个别分子的动能可能不变，也可能减小．

拓展(类比法)

分子间作用力做功与分子势能的关系与弹簧长度变化时弹性势能的变化趋势相似．

弹簧长度变化时弹性势能的变化，图中F表示弹力的大小．

甲：拉伸弹簧时人要克服弹力做功，弹性势能增加

乙：原长的弹簧

丙：压缩弹簧时人也要克服弹力做功，弹性势能也要增加．

知识点三、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，叫作物体的内能，任何物体都具有内能．

2．内能的决定因素

由物质的量、温度、体积共同决定．

(1)物体所含的分子总数由________决定；

(2)分子热运动的平均动能由________决定；

(3)分子势能与物体的________有关．

3．内能的普遍性

组成任何物体的分子都在做________的热运动，所以任何物体都具有 ________，与物体宏观有序运动状态无关．

【注意】

物体的内能和机械能是不同形式的两种能量．内能是大量分子热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是物体机械运动所决定的能．机械能在一定条件下可以为零，但内能不为零．

 

要点一　对分子动能的理解

理解分子动能的三点注意

(1)温度是分子平均动能的标志，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系．

(2)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．

(3)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关．

 

【例1】　下列说法正确的是(　　)

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定向移动具有的动能．

C．同一物体中，每个分子的动能总是相同的

D．温度高的物体分子平均速率小于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率

 

分子动能问题要点

(1)区别：单个分子的动能、分子的平均动能、物体分子的总动能．

(2)分子平均动能是大量分子无规则热运动的动能的平均值．

(3)温度是分子平均动能的标志，温度相同的一切物体，分子的平均动能都相同．

 

要点二　分子势能、分子间作用力做功与距离r的关系

 

【例2】　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．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

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