第1章 第4节 分子动能和分子势能（Word教师用书）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第4节　分子动能和分子势能 [学习目标] 1.知道分子动能、分子势能、物体内能的概念，知道温度是分子热运动平均动能的标志，分子势能跟物体体积有关(物理观念).2.理解分子平均动能与温度的关系，分子势能与物体体积的关系，并能解决相关的实际问题(科学思维)． 知识点一　分子动能 1．分子动能：由于分子永不停息地做无规则__热运动__而具有的能量． 2．分子的平均动能 (1)定义：所有分子热运动动能的__平均值__. (2)与温度的关系：物体的温度是它的分子热运动的__平均动能__的标志． 提醒：虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同． 知识点二　分子势能 1．定义：分子间存在相互作用力，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．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：分子势能与分子间的__距离__有关． 3．分子势能与分子间距离的关系 分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图所示(规定两分子相距无穷远时，它们的分子势能为0，一般认为两分子间距离r＞10r0时分子势能为0)． (1)当r>r0时，分子力表现为__引力__，若r增大，需克服引力做功，分子势能__增加__. (2)当r<r0时，分子力表现为__斥力__，若r减小，需克服斥力做功，分子势能__增加__. (3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能最__小__. 提醒：(1)由上图可知，“分子势能最小”与“分子势能为零”是两个不同的概念：“最小”不一定“等于零”，反之，“等于零”也不一定是“最小”；(2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大或减小得出结论，导致分子势能变化的原因是分子力做功． 知识点三　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．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以__任何__物体都具有内能． 3．决定因素 (1)物体所含的分子总数由__物质的量__决定． (2)分子的热运动平均动能由__温度__决定． (3)分子势能与物体的__体积__有关，故物体的内能由__物质的量__、__温度__、__体积__共同决定，同时受物态变化的影响． 4．温度、内能和热量的比较 (1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志． (2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． (3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少． 提醒：一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化． 1．判断下列说法的正误． (1)温度升高时物体的每个分子的动能都将增大．(　　) (2)10 ℃的水和10 ℃的铜的分子平均动能相同．(　　) (3)物体的体积越大，分子势能越大．(　　) (4)当分子间距离r＝r0时，分子间合力为0，所以分子势能为0.(　　) (5)分子势能是由分子间相对位置决定的能，随分子间距的变化而变化．(　　) (6)物体的温度和体积变化时，内能一般要发生改变．(　　) 答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ (6)√ 2．飞机从地面起飞，随后在高空高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也增大了．”这种说法对吗？为什么？ 提示：这种说法不对．因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的，与机械运动无关，机械运动速度的变化以及竖直高度的变化仅改变乘客的机械能，不能以此判断其内能的变化情况. 探究点一　分子动能 【例题1】 (多选)质量相等的氢气和氧气在温度相同时，下列说法正确的是(　　) A．两种气体的分子平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等 D．氢气分子热运动的总动能大 思维导引：温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，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． 答案　ABD 解析　因为温度是分子平均动能的标志，所以温度相同时，氢气和氧气的分子平均动能相等，选项A正确；因为氢气和氧气的分子质量不同，平均动能又相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek＝可得，分子质量大的平均速率小，选项B正确；虽然两种气体分子平均动能相等，质量相等，但由于氢气摩尔质量小，氢气分子数多，由Ek总＝N知，氢气分子总动能大，选项C错误，D正确． 理解分子动能的三点注意 1．分子的平均动