第一章 第4节 分子动能和分子势能(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年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 核心素养导学 物理观念 (1)知道温度是分子热运动平均动能的标志。 (2)知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离有关。 (3)知道什么是内能，了解内能与机械能的区别。 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些宏观量有关。 科学探究 探究分子力做功与分子势能变化的关系。 一、分子动能 1．定义：由于分子不停地做无规则热运动而具有的能。 2．分子热运动的平均动能：所有分子热运动动能的平均值。 3．温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志。 二、分子势能 1．分子力做功的特点 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.分子势能与分子间距离的关系 规定两分子相距无穷远时，分子势能为零。 (1)r>r0时，分子间的作用力表现为引力，r减小，分子力做正功，分子势能减小。 (2)r＝r0时，分子力为零，分子势能最小。 (3)r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，r减小，分子力做负功，分子势能增大。 3．分子势能的决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。 (2)微观上：分子势能的大小与分子之间的距离有关。 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．决定因素：物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。 3．任何物体都具有内能。 1.对放在桌面上的某一物体而言。 (1)其中有10个分子的动能很大，那么这10个分子的温度很高吗？ 提示：物体的温度是对大量分子而言的，对10个这样少的分子没有意义。 (2)该物体的分子平均动能与什么因素有关？ 提示：物体的分子平均动能取决于温度。 2．如图所示，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，请对以下说法作出判断： (1)分子间距离由图乙增大为图甲时，分子势能增大。(√) (2)分子间距离由图乙减小为图丙时，分子势能减小。(×) (3)分子间距离为图乙时，分子势能最大。(×) 3．如果物体运动得越来越快，则物体分子的平均动能越来越大，对吗？ 提示：不对。物体的速度变大，是指其机械运动的速度，即其机械运动的动能变大，而分子的平均动能是指分子热运动的动能，只与温度有关，与物体的宏观运动的快慢无关。 新知学习(一)|对分子动能的理解 [任务驱动] 我们知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的，热现象发生过程中，也有相应的能量变化，那么，热运动的能量与大量分子无规则热运动有什么关系呢？ 提示：物体内大量分子永不停息的做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则热运动的动能，热运动的能量是大量分子无规则运动的能量总和。　　　　 [重点释解] 1．单个分子的动能 (1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零。 (2)分子在永不停息的做无规则热运动，每个分子的动能大小不同，并且时刻在变化。 (3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义。 2．分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 (2)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，它们的分子的平均速率大小一般不相同。 3．分子的总动能 分子的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，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的分子数目有关。 [针对训练] 1．下列关于分子动能的说法中正确的是(　 ) A．物体温度升高，每个分子的动能都增大 B．物体温度升高，分子的总动能不变 C．物体温度升高，分子的平均动能增大 D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和 解析：选C　物体的温度升高，分子的平均动能一定增大，但不是每个分子的动能都增大，故A错误，C正确；物体的温度升高，分子的平均动能一定增大，则分子的总动能增大，故B错误；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与分子总数的比值，故D错误。 2．关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是(　 ) A．物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大 B．物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大 D．1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 解析：选B　物体由于运动而具有的能叫动能，它是宏观物体所具有的一种能量，分子由于热运动而具有的能叫分子动能，是微观上内能的一种形式，所以物体的运动速度大小与分子热运动的动能无关，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，分子的平均动能增大，