第一章 4.分子动能和分子势能-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 压的存在， 这让人们对大气压有了深刻的 认识。 早在 1643 年， 意大利科学家托里拆 利就在一根 1 m 长的细玻璃管中注满水银 （汞 ） 倒置在盛有水银的水槽中 ， 发现玻 璃管中的水银大约下降到 760 mm 高度后 就不再下降了 。 这 760 mm 刻度之上的空 间无空气进入， 是真空。 托里拆利据此推 断大气的压强就等于水银柱产生的压强 ， 这就是著名的托里拆利实验， 标准大气压 为 1.013×10 5 Pa ， 等于 760 mmHg 产生的 压强。 大气压产生的原因可以从不同的角度来 解释。 空气受重力的作用， 空气又有流动 性， 因此向各个方向都有压强。 由于地球对 空气的吸引作用， 空气压在地面上， 就要靠 地面或地面上的其他物体来支持它， 这些支 持着大气的物体和地面， 就要受到大气压力 的作用。 单位面积上受到的大气压力， 就是 大气压强； 另外， 还可以用分子运动的观点 解释， 因为气体是由大量的做无规则运动的 分子组成， 而这些分子必然要对浸在空气中 的物体不断地发生碰撞。 每次碰撞， 气体分 子都要给予物体表面一个冲击力， 大量空气 分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表 面的压力， 从而形成大气压。 若单位体积中 含有的分子数越多， 则相同时间内空气分子 对物体表面单位面积上碰撞的次数越多， 因 而产生的压强也就越大。 利用分子运动论的 观点可以解释大气层不均匀分布及造成大气 压下高上低的现象的原因。 变式训练答案 1. CD 2. BC 3. A 4. 分子动能和分子势能 知 识 梳 理 知识点 1 分子动能 1. 定义： 永不停息地做无规则热运动的分子 具有的动能， 叫分子动能。 每个分子动能 大小不同， 也时刻发生变化。 2. 分子的平均动能： 所有分子热运动具有的 动能的平均值。 是大量分子运动的宏观 表现。 3. 温度的微观意义： 温度是分子平均动能的 唯一标志。 知识点 2 分子势能 1. 定义 由分子间的分子力和分子间的相对位置 决定的势能， 叫作分子势能。 2. 分子势能与分子间距离的关系 （ 1 ） 当 r>r 0 时， 分子间的作用力表现为引 力， 若 r 增大， 需克服引力做功， 分子 势能增大。 （ 2 ） 当 r<r 0 时， 分子间的作用力表现为斥 力， 若 r 减小， 需克服斥力做功， 分子 势能增大。 （ 3 ） 当 r=r 0 时， 分子势能最小。 3. 结论 16 学 第一章 分子动理论 （ 1 ） 宏观上： 分子势能的大小与物体的体积 有关。 （ 2 ） 微观上： 分子势能的大小与分子之间的距 离有关。 知识点 3 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， 叫作物体的内能。 2. 决定因素： 物体的内能由物质的量、 温 度、 体积共同决定。 （ 1 ） 在微观上， 物体的内能取决于物体所含 分子的总数、 分子热运动的平均动能和 分子间的距离。 （ 2 ） 在宏观上， 物体的内能取决于物体所含 物质的多少、 温度和体积。 内能是对大量分子而言的， 讨论某个分 子的内能是毫无意义的。 要 点 突 破 要点 1 温度与分子平均动能的关系 1. 单个分子的动能与分子平均动能的区别 （ 1 ） 由动能的表达式 1 2 mv 2 可知， 一个分子 的动能与这个分子的质量、 速率有关， 分子在永不停息地做无规则热运动， 每 个分子都具有动能， 且不同分子、 不同 时刻， 分子动能不同， 因此研究单个分 子的动能没有实际意义。 （ 2 ） 热现象研究的是大量分子运动的宏观表 现， 有意义的是分子动能的平均值， 即 分子的平均动能。 分子的平均动能是指 物体内所有分子动能的平均值。 2. 温度与平均动能的关系 （ 1 ） 温度是分子平均动能的唯一标志， 这是温 度的微观含义， 宏观上物体的冷热程度是 微观上大量分子热运动的集体表现。 温度 越高， 分子热运动的平均动能就越大。 （ 2 ） 温度不反映单个分子的特性， 两个物体 只要温度相同， 它们分子的平均动能就 相同， 但其单个分子的动能不一定相 同， 温度高的物体内部也存在着动能很 小的分子； 物质种类不同的物体， 如果 温度相同， 它们分子的平均动能就相 同， 但因为分子质量不同， 它们分子的 平均速率不同。 （ 3 ） 物体内分子运动的总动能是所有分子热 运动的动能总和， 它等于分子的平均动 能与分子数的乘积， 即它与物体的温度 和所含分子数目有关。 3. 分子平均动能与物体动能的区别 分子动能是物体内所有分子无规则热运 动而具有的动能， 分子的动能、 分子的平均 动能都不能是 0 ， 分子动能属内能的范畴， 温度是分子平均动能的标志； 物