1.4 分子动能和分子势能-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

1.4分子动能和分子势能 基础导学 要点一、分子动能 1、分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量． 2、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． 3、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． 4．物体内分子的总动能 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． 要点二、分子势能 1．分子力、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 分子力F 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子力做功W 分子间距增大时，分子力做负功 分子间距减小时，分子力做负功 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． 要点三、内能的理解 （1）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 （2）研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。 （3）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。 （4）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。 要点突破 突破一：分子动能与温度的关系 1．单个分子的动能 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)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能． (2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同． 【特别提醒】　物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大． 突破二：影响分子势能大小的因素 随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关． 分子间距离 r＝r0 r＞r0 r＜r0 分子力做功 分子间距增大时，分子力做负功 分子间距减小时，分子力做负功 分子势能 最小 随分子间距的增大而增大 随分子间距的减小而增大 分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力 1.分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在r＝r0处． 2．由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关．同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)．例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了． 突破三：对物体内能的理解 1．内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义． 2．物体的内能跟物体的机械运动状态无关． 3．决定因素 (1)在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子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． 4．内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力或弹性势能 能量存在原因 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定 影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零