1.4分子动能和分子势能-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

第一章 分子动理论 第4节 分子动能和分子势能 【核心素养目标】 物理观念 知道温度是分子平均动能的标志. 科学思维 明确分子势能与分子间距离的关系. 科学探究 理解内能的概念，探究内容的决定因素 科学态度与责任 通过分子动能和分子势能知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　分子动能 【情境导入】 (1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？ (2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？ (3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？ 【知识梳理】 1．分子动能：由于分子 而具有的能量． 2．分子的平均动能 所有分子热运动动能的 ． 3．物体的 是分子热运动的平均动能的标志． 【重难诠释】 1．单个分子的动能 (1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能． (2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义． 2．分子的平均动能 (1)定义：物体内所有分子的动能的平均值． (2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的． 3．分子的总动能 物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关． 【典例精析】 例1． (多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是(　　) 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．两种气体分子热运动的平均速率相等 【规律方法】 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同． 知识点二　分子势能 【情境导入】 (1)功是能量转化的量度，分子间的作用力做功对应什么形式的能量变化呢？ (2)当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子势能如何变化？ 【知识梳理】 1．分子势能：由分子间的 决定的能． 2.分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图所示． 当r＝ 时，分子势能最小． 3．决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 有关． (2)微观上：分子势能的大小与分子之间的 有关． 【重难诠释】 1．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系(如图所示) 分子间距离r r＝r0 r>r0 r<r0 分子间作用力F 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子间作用力做功W 分子间距增大时，分子间作用力做负功 分子间距减小时，分子间作用力做负功 分子势能Ep 最小 随分子间距的增大而增大 随分子间距的减小而增大 2．分子势能的特点 由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关． 3．分子势能的影响因素 (1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关． (2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的． 【典例精析】 例2．两分子间的斥力与引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在F作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是(　　) A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能和分子势能均增大 B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，分子势能增大 C．在r<r0阶段，分子势能先增大后减小 D．在r＝r0时，分子势能为零，分子动能最大 知识点三　内能 【情境导入】 (1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？ (2)物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可能为零吗？ 【知识梳理】 1．物体的内能：物体中 的热运动 与 的总和．任何物体都具有内能． 2．相关因素 (1)物体所含的分子总数由物质的量决定． (2)分子热运动的平均动能与 有关． (3)分子势能与物体的 有关． 故物体的内能由 、 、 共同决定，同时受物态变化的影响． 【重难诠释】 1．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