1.4 分子动能和分子势能 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.4 分子动能和分子势能（2号） 【学习目标】 1、 知道温度是分子热运动平均动能的标志。（重点） 2、 知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距有关。（重难点） 3、 知道什么叫内能，知道物体的内能与温度和体积有关。（重点） 4、 能够区分内能和机械能。 【合作探究】 任务一、知道分子动能（儿子最喜欢的玩具，演示枪的威力，具有动能的子弹可以对小球做功，热运动的分子具有动能吗？能不能对小球做功，实验证明，热运动的分子也具有动能） 1、思考：运动的子弹具有动能，那做热运动的分子呢？ 2、分子动能 (1)定义：由于分子永不停息地做_______而具有的能。 思考：物体中有大量无规则运动的分子，任意选择两个分子，这两个分子的热运动的动能一定相等吗？（1、氧气分子速率分布图像 2、同一分子速率也在不断变化） 思考：在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，研究单个分子的动能还有意义吗？（类比平均身高） (2)分子的平均动能 定义：所有分子的热运动动能的________。 温度升高，分子的平均动能 ，温度降低，分子平均动能 。 ①微观含义：______是物质分子平均动能的标志， ②宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量。（让学生触摸放热水的烧杯，体验宏观感受） 【例1】0 ℃的冰吸热熔化成0 ℃的水，下列说法正确的是（ ） A、水分子的平均动能没有发生变化 B、每一个水分子的动能都没有发生变化 C、物体的体积没有发生变化 （公式法、逆向思维法、实验验证法，涉及到放大法） D、吸收的热量转化成了分子的动能（引入新的形式的能量，而且伴随着分子间距的变化，联想到重力势能） 任务二、了解分子势能 1、类比思考：地球和物体之间有重力势能，分子间有分子势能吗？ 2、探究分子势能与分子间距的关系 定义：分子间存在相互作用力，分子组成的系统具有 。 小组探究：分子势能Ep随着分子间距离r改变如何变化呢?（探究微观量无法通过实验探究，只能分析推理归纳，所以建立理想化模型） 构建模型：设两个分子相距无穷远，我们可以规定它们的分子势能为0，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。（为了简单化，取两个分子，为了运动的连贯性，从无穷远开始运动，因为无穷远处分子间作用力几乎为零，可以设为零势能点，又因为探究的相对位置变化，可以假设一个不动） 探究步骤1：回顾分子间的作用力随分子间距离变化的图像。（重力势能变化跟重力做功有关，分子势能变化肯定跟分子间作用力有关，让学生观察不同区间分子间作用力的特点） 探究步骤2：分子B从无穷远向r0靠近时，分子间的作用力表现为 ，分子间的作用力 做 功，分子势能 。 探究步骤3：越过r0位置后，分子B继续向A靠近，分子间的作用力表现为 ，分子间的作用力做 功，分子势能 。 探究步骤4：分子B位于r0时，分子间的作用力为 ，分子势能最 。 探究步骤5：小组根据分析结果，画出分子势能随着分子间距离的变化图像。（在站台展示学生成果，找几幅比较有代表性的进行讲解） 3、总结 【例2】如图所示为一分子势能随分子间距离变化的图线，从图中分析可得到(　　) A.体积越大，分子势能就越大 B.分子间距离在r2处，分子势能最小 C.r→∞处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力 D.若r<r1，r越小，分子间势能越大，分子间的作用力 为引力 思考：物体动能+重力（弹性）势能=机械能，所有分子动能+分子势能=？分子的内能？物体的内能？ 任务三、理解物体内能 1、定义：物体中所有分子的 与 的总和，单个分子内能没有意义。 思考：100℃的开水有内能吗？0℃的冰块有内能吗？ 【例3】下列说法错误的是（ ） A、分子热运动的平均动能与温度有关 B、分子势能与物体的体积有关 C、一般来说，物体的温度和体积变化时它的内能都会随之改变 D、一个分子的动能跟分子势能的和称为内能 思考：物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同时，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量呢？ [讨论]试总结物体的内能跟机械能的区别（系统、运动形式、能量形式、决定因素、特点） 【课后反思】 如果你对于本节课还有哪些疑问，可以整理在空白处，课上与同学讨论或者课下跟老师交流。探 学