第1章 4.分子动能和分子势能-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步课件(人教版)

第一章　分子动理论 4．分子动能和分子势能 2 学习任务 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有关。 3．知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关。 4．能够区分内能和机械能。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 关键能力·情境探究达成 01 知识点一　分子动能 知识点二　分子势能 知识点三　物体的内能 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 4 1．分子动能 做_______的分子也具有动能，这就是分子动能。 2．分子的平均动能 热现象研究的是大量分子运动的整体表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，这个平均值叫作分子热运动的_________。 知识点一　分子动能 热运动 平均动能 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 3．温度的微观解释 温度是物体分子热运动的_________的标志。 提醒：温度相同，分子平均动能相等，而不同种类的分子平均速率不一定相等。 平均动能 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 如图所示，分别向10 ℃和50 ℃的水中滴入一滴红墨水，请问： 【问题】 (1)哪杯水中红墨水扩散得快？ (2)哪杯水中分子的平均动能大？ (3)影响分子平均动能的因素是什么？ 提示：(1)50 ℃的水。 (2)50 ℃的水。 (3)温度。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 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)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不一定相同并且时刻在变化。 (3)热现象是大量分子无规则运动的统计规律，对某一个分子的动能没有实际意义。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 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，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至很多个分子热运动的动能大小没有受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 (2)只要温度相同，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同，如果物质分子质量相等、平均速率也相等。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 (3)计算公式 ＝＝m，其中＝。 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。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 【典例1】　(2022·江苏盐城高二期末)一块10 ℃的铁与一块10 ℃的铝相比，以下说法正确的是(　　) A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等 B．铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等 C．铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等 D．以上说法均不正确 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 D　[因为温度是分子运动平均动能的标志，两物体温度相等，说明它们的分子平均动能相等，由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样时，分子总动能才相等，故A错误。分子平均动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，且每个分子的速率都是不同的，有快的也有慢的，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故B错误。虽然分子的平均动能相等，但铁分子和铝分子的质量不相等，因此分子平均速率不相等，故C错误。所以只有D正确。] 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 [跟进训练] 1．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是(　　) A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 C．两种气体的分子平均动能一定相等 D．两种气体的分子平均速率一定相等 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 C　[温度是分子平均动能的标志，氧气和氢气的温度相同，其分子的平均动能应相同；但分子的运动速率有的大、有的小，各个分子的动能并不相同，只是所有分子的动能的平均值相同；两种分子的分子质量不同，则平均速率不同，因氢气分子质量小于氧气分子质量，平均动能相等，分子质量大的平均速率小，A、B、D错误，C正确。] 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 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_____，分子组成的系统具有_________。 2．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：分子势能是由分子间的_________决定的。 知识点二　分子势能 无关 分子势能 体积 相对位置 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 3．分子势能与分子间距离的关系 (1)当r>r0时，分子力表现为_____，若r增大，需克服引力做功，分子势能_____。 (2)当r<r0时，分子力表现为_____，若r减小，需克服斥力做功，分子势能_____。 (3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能_____。 引力 增大 斥力 增大 最小 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 研究两个分子间的作用力做功与分子势能的关系。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 【问题】 (1)如图甲所示，固定分子A，当分子B从无穷远处(两分子间几乎没有相互作用力)，逐渐靠近分子A，分子间的作用力表现为什么力？分子间的作用力做什么功？分子势能怎样变化？ (2)如图乙所示，当分子B经过平衡位置r0后，再向分子A逐渐靠近时，分子间的作用力表现为什么力？分子间的作用力做什么功？分子势能怎样变化？ (3)当分子间距离为r0时，分子势能有什么特点？ 提示：(1)引力；正功；减小。 (2)斥力；负功；增加。 (3)最小。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 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 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 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。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 提醒：一般来说，物体的体积发生变化时，分子势能也发生变化，但不能简单理解为物体的体积越大，分子势能也越大；体积越小，分子势能也越小，物体的体积发生变化时，如果无法确定是在r>r0的条件下还是r<r0的条件下变化，其分子势能的变化情况是无法确定的。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 【典例2】　(2022·湖北鄂州高二期末)如图所示为分子间作用力随分子间距离变化的图像。在分子间的距离从d点表示的距离变化到a点表示的距离的过程中，分子间的作用力及分子势能大小的变化是(　　) A．分子间的作用力先变大后变小，分子势能先变小后变大再变小 B．分子间的作用力先变小后变大，分子势能先变小后变大再变小 C．分子间的作用力先变小后变大再变小，分子 势能先变大后变小 D．分子间的作用力先变小后变大再变小，分子 势能先变小后变大 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 D　[由题图可知，分子间的作用力先变小后变大再变小；在分子间的距离由d点表示的距离增大到c点表示的距离的过程中，分子力表现为斥力，斥力做正功，分子势能变小，在分子间的距离由c点表示的距离增大到a点表示的距离的过程中，分子力表现为引力，引力做负功，分子势能变大，故D正确。] 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 [跟进训练] 2．(2020·全国Ⅰ卷)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能________(选填“大于”“等于”或 “小于”)零。 减小 减小 小于 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 [解析]　若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 1．定义：物体中所有分子的___________与_________的总和。 2．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做_______________，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_________决定。 (2)分子的热运动平均动能由_____决定。 知识点三　物体的内能 热运动动能 分子势能 无规则的热运动 物质的量 温度 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 (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。 提醒：物体的内能与机械能无关。 体积 物质的量 温度 体积 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 如图所示为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热筒间封闭一定体积的气体，内筒中有水，在水加热升温的过程中(忽略液体和气体的体积变化) 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 【问题】 (1)气体分子间的势能怎样变化？ (2)是不是所有气体分子运动速率都增大了？ (3)气体的内能怎样变化？ 提示：(1)封闭气体分子数与体积不变，所以分子间平均距离不变，所以分子势能也不变。 (2)不是。封闭气体温度升高，分子热运动平均动能增大，分子热运动平均速率增大，并不是所有分子速率都增大。 (3)气体的分子势能没有变化，平均动能增大，所以气体的内能增大。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 1．内能的决定因素 (1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定。 (2)从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 2．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 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能和弹性势能 能量存在的原因 物体内分子的热运动和分子间存在相互作用力 由于物体做机械运动、物体发生弹性形变或被举高 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 项目 内能 机械能 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变量 能否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 3．物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，例如，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。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 【典例3】　(2022·上海奉贤致远高级中学高二期末)关于物体的内能，下列说法正确的是(　　) A．水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高分子势能越大 C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减少 D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 C　[内能是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，不是分子具有的，所以无法比较两个分子的内能，A错误；物体所在的位置越高，所具有的重力势能可能越大，但分子势能不一定越大，分子势能和分子间的作用力有关，B错误；一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，所以内能一定减小，C正确；内能与宏观运动无关，运动物体的内能不一定大于静止物体的内能，D错误。] 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 规律方法　对内能的几点理解 (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，与物体宏观有序运动状态无关，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．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 [跟进训练] 3．(多选)关于内能和机械能下列说法，正确的是(　　) A．物体的机械能增大，其内能一定增大 B．物体的机械能损失时，内能却可能增加 C．物体的内能损失时，机械能必然会减小 D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零 √ √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 BD　[内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的。物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子永不停息地做无规则运动，内能不可能为零，故D正确。] 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 学习效果·随堂评估自测 02 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 39 1．下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是(　　) A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大 C．物体温度升高时，分子平均动能增大 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 1 2 3 4 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 C　[物体的温度是0 ℃，不代表物体中分子的平均动能为零，故A错误；温度从微观角度反映了大量分子无规则运动的剧烈程度，温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，但并不是每个分子的动能都增大，故B错误；温度是分子平均动能的标志，物体温度升高时，分子平均动能增大，故C正确；温度与物体宏观的运动速度无关，故D错误。] 1 2 3 4 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 2．(2022·上海师大附中期末)关于物体的内能，下列叙述正确的是 (　　) A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的内能不可能为零 C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能一定不相同 √ 1 2 3 4 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 B　[温度高低只反映分子平均动能的大小，由于物体的内能跟物体的质量、体积、温度和状态有关，所以温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，A错误；内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息地做无规则运动，所以内能永不为零，B正确；内能相同的物体，它们的温度可能不相同，所以它们的分子平均动能可能不相同，C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，D错误。] 1 2 3 4 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 3．如图所示是家庭生活中用壶烧水的情境。下列关于壶内分子运动和热现象的说法正确的是(　　) A．气体温度升高，所有分子的速率都增加 B．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气， 其分子平均动能增加 C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动 动能和分子势能的总和 D．一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 1 2 3 4 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 C　[气体温度升高，分子的平均速率变大，但是并非所有分子的速率都增加，选项A错误；一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，因温度不变，则分子平均动能不变，选项B错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子做无规则运动，选项D错误。] 1 2 3 4 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 4．(2022·辽宁葫芦岛高二期末)分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示，图线与横轴交点为r1，图线最低点对应横坐标为r2，取无穷远处分子势能为0。下列说法正确的是(　　) A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r的增大而增大 B．当r<r1时，分子势能和分子间作用力都随r的减小而增大 C．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离r的减小而减小 D．当r1<r<r2时，随着分子间距离r增大，分子力 先做正功后做负功 1 2 3 4 √ 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 B　[分子间的引力和斥力都随着分子间距离r的增大而减小，A错误；当r<r1时，分子间作用力表现为斥力，随r的减小而增大，由题图可知，当r<r1时，分子势能随r的减小而增大，B正确；当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，C错误；由题图可知，当r1<r<r2时，随着分子间距离r增大，分子势能减小，则分子间作用力一直在做正功，D错误。] 1 2 3 4 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．温度的微观含义是什么？ 提示：温度是分子平均动能的标志。 2．分子势能的决定因素是什么？ 提示：在微观上分子势能的大小取决于分子间距，在宏观上与物体的体积有关。 3．什么是物体的内能？ 提示：物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和。 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 点击右图进入… 课 时 分 层 作 业 4．分子动能和分子势能 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 章末综合测评 49 $$