第1章 4.分子动能和分子势能(课件PPT)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

高中物理 选择性必修 第三册 赢在微点 轻松课堂 物理 第一章 分子动理论 4.分子动能和分子势能 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程 新知初步构建 课前·新知初探 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 热运动 平均值 温度 大 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 相对位置 减小 增大 增大 减小 减小 增大 距离 体积 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 热运动动能 分子势能 分子平均动能 分子间的距离 温度 体积 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 × √ × × √ 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 细研深究 萃取知识精华 课堂·合作探究 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 4.分子动能和分子势能 随堂·达标自测 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　　有一只氢气球脱手后升空,小明和小华对氢气球的内能变化有不同的观点。小明认为:氢气球上升过程中高度越来越高,重力势能越来越大;速度增大,动能增大,所以氢气球里面的氢气所有分子的动能和势能都增大了,因此氢气的内能增大。小华则认为:高空的温度比地面的温度要低,氢气的温度降低,分子平均动能减小,分子的总动能减小了。氢气分子之间作用力几乎为零,虽然氢气球的体积膨胀,但分子势能几乎不变,所以氢气的内能减小了。 　　你认为小明和小华谁的观点正确呢?物体的机械能与物体的内能是一回事吗? 知|识|梳|理 一、分子动能 1.分子动能：分子由于　　　　而具有的能量叫作分子动能。  2.分子平均动能：所有分子热运动具有的动能的　　　　　叫作分子热运动的平均动能。  3.平均动能与温度的关系：　　　　是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越　　　　。  二、分子势能 1.分子势能：分子间由分子力和分子间的　　　　　决定的势能，叫作分子势能。  2.分子势能与分子力做功的关系：分子间的作用力做正功，分子势能　　　　；分子间的作用力做负功，分子势能　　　　。  3.分子势能与分子距离的关系。 (1)当r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子势能随分子间距离的增大而　　　　，随分子间距离的减小而　　　　。  (2)当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子势能随分子间距离的增大而　　　　，随分子间距离的减小而　　　　。  4.分子势能跟物体体积的关系：物体的体积变化时，分子间的　　　　将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的　　　　有关。  分子势能具有相对性，一般取分子距离无限远时的分子势能为零。 三、物体的内能 1.定义：物体中所有分子的　　　　　　　　与　　　　　　的总和，叫作物体的内能。  2.决定内能大小的因素。 (1)从微观上来看，物体的内能与　　　　　　　、　　　　　　　有关，还与分子数多少有关。  (2)从宏观上而言，物体的内能与　　　　、　　　　有关，还与物质的量有关。  预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。 ( ) (2)两分子间距为r0时分子势能最小。 ( ) (3)分子势能随着分子间距的增大而增大。 ( ) (4)机械能越大的物体内能越大。 ( ) (5)物体的内能永远不等于零。 ( ) 2.当物体的温度升高时，下列说法中正确的是 (　　) A.每个分子的温度都升高 B.每个分子的热运动都加剧 C.每个分子的动能都增大 D.物体分子的平均动能增大 解析　温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大。温度对单个分子无意义。物体的温度升高，分子运动加剧，分子的平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故D项正确。 答案　D 答案与解析 探究一 对分子动能的理解 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)分子在永不停息地做无规则热运动，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，平均速率大小一般不相同。 3.物体内分子的总动能：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。 【例1】　(多选)质量相等的氢气和氧气在温度相同时，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.氢气分子热运动的总动能大 解析　温度是分子平均动能的标志，A项正确；氢气和氧气的分子质量不同，平均动能相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek=mv2可得，分子质量大的平均速率小，B项正确；虽然两种气体分子平均动能相等，两种气体质量相等，但由于氢气摩尔质量小，氢气分子数多，由Ek总=N知，氢气分子总动能大，故C项错误，D项正确。 答案　ABD 答案与解析 微提醒 (1)分子动能与物体的机械运动无关。 (2)分子平均动能的大小可根据温度高低判定，与分子种类无关。 【针对训练1】　关于分子动能，正确的说法是 (　　) A.某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B.物体温度升高时，所有分子的动能都增大 C.同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大 D.物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大 解析　某种物体的温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动；从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动剧烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速率越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子热运动越剧烈，则物体的分子动能不一定越大，所以C项正确。 答案　C 答案与解析 探究二 对分子势能的理解 1.特点：由分子间相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。 2.分子势能与分子力做功的关系。 分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增大。 取分子间距离无限远时分子势能为零值，一般认为两分子间距离r>10r0时，分子势能视为零。 3.分子势能与分子间距离的关系。 (1)当10r0>r>r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因而分子势能随分子间距离的增大而增加。 (2)当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因而分子势能随分子间距离的减小而增加。 (3)当r=r0时，分子势能最小，在此位置分子间距离r不论减小或增大，分子势能都增大，所以说，平衡位置处是分子势能最低的点。 (4)当r≥10r0(r数量级为10-9 m)时，分子间的作用力可以忽略。如果选取此时的分子势能为零，那么分子势能与分子间距离的关系如图所示。 4.影响分子势能的因素。 (1)宏观上：分子势能的大小与体积有关(但是不能说体积越大分子势能越大)。 (2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关。 【例2】　如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处。则下列说法正确的是 (　　) A.乙分子在a点势能最小 B.乙分子在b点动能最大 C.乙分子在c点动能最大 D.乙分子在d点加速度为零 解析　乙分子由a运动到c，分子力为引力，做正功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在c处势能最小，动能最大，A、B两项错误，C项正确；乙分子在d点时分子力最大，所以乙分子在d处的加速度最大，故D项错误。 答案　C 答案与解析 【针对训练2】　当分子间距离从平衡位置(r=r0)处增大或减小时，分子势能的变化情况是 (　　) A.分子间的距离增大，势能增大，分子间距离减小，势能减小 B.分子间距离增大，势能先增大后减小 C.分子间距离增大，势能先减小后增大 D.不论是距离增大还是减小，势能均增大 解析　分子势能的变化决定于分子力做功情况，若分子力做负功，则分子势能增大。分子间距离大于r0，分子力表现为引力，分子间距离从r0处增大，故分子力做负功，分子势能增大；分子间距离小于r0，分子力表示为斥力，分子间距离从r0减小，故分子力做负功，分子势能增大，D项正确。 答案　D 答案与解析 探究三 对物体内能的理解 1.决定物体内能的因素。 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。 从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。 2.物态变化对内能的影响：一些物质在物态发生变化时，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。 3.内能与热量的区别：内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量。如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能。因此，我们不能说物体在某温度时具有多少热量。 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 微观分子的热运动 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体的动能、重力势能和弹性势能 能量存在 的原因 由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定 由于物体做机械运动、被举高或发生形变 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量、机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变程度 是否为零 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 【例3】　关于物体的内能，以下说法正确的是 (　　) A.不同物体，温度相等，内能也相等 B.所有分子的分子势能增大，物体的内能也增大 C.一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 D.只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等 解析　物体的内能与物体的种类、状态、温度及体积等都有关系，故不同物体，温度相等，内能也不一定相等；即使两物体的质量、温度、体积均相等，两物体的内能也不一定相等，A、D两项错误；分子内能包括分子动能和分子势能，故所有分子的分子势能增大，物体的内能也不一定增大，B项错误；一定质量的某种物质，即使温度不变，分子势能可能变化，故内能也可能发生变化，C项正确。 答案　C 答案与解析 比较物体内能的大小和判断内能改变的方法 (1)当物体质量m一定时(相同物质的摩尔质量M相等)，物体所含分子数n就一定。 (2)当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定。 (3)当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变。 (4)当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化。 【针对训练3】　下列说法中正确的是 (　　) A.物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大 B.物体的机械能为零时内能也为零 C.物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小 D.气体体积增大时，气体分子势能一定增大 解析　物体自由下落时速度增大，动能增加，但内能是分子热运动平均动能和分子势能之和，与宏观速度无关，故A项错误；机械能包括动能和势能，内能包括分子热运动动能和分子势能，故物体机械能与内能无关，故B项错误；温度不变，分子热运动平均动能不变，体积减小，分子平均间距减小，分子间距减小，分子势能不一定减小，故物体的内能不一定减小，如0摄氏度的冰融化为0摄氏度的水，内能增加，故C项错误；气体分子间距很大，分子力几乎为零，但一定表现为引力，故气体体积增大时气体分子势能一定增加，故D项正确。 答案　D 答案与解析 1.下列物理量与物体的内能无关的是 (　　) A.物体的温度 B.物体的体积 C.质量 D.物体的运动速度 解析　物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关与物体的运动状态无关，D项正确。 答案　D 答案与解析 2.(多选)下列关于分子动能的说法正确的是 (　　) A.物体的温度升高，每个分子的动能都增加 B.物体的温度升高，分子的平均动能增加 C.如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为mv2 D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比 解析　温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A项错误，B项正确；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以C项错误，D项正确。 答案　BD 答案与解析 3.下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 (　　) A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 解析　当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力可能先增大，后减小，分子力做负功，分子势能增大，A、B两项错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，C项正确，D项错误。 答案　C 答案与解析 4.(多选)关于内能和机械能，下列说法正确的是 (　　) A.物体的机械能损失时，内能却可能增加 B.物体的内能损失时，机械能必然会减少 C.物体内能为零时，机械能可以不为零 D.物体的机械能为零时，内能可以不为零 解析　在空中下降的物体由于克服空气阻力做功，机械能损失，因摩擦物体的温度升高，内能增加，A项正确；物体静止时，温度降低，内能减少，而机械能可能不变，B项错误；分子运动永不停息而且分子间有相互作用，内能不可能为零，但机械能可以为零，C项错误，D项正确。 答案　AD 答案与解析 　　烧蚀材料是一种固体防热材料，主要用于导弹头部、航天器再入舱外表面和火箭发动机内表面。这种材料在热流作用下能发生分解、熔化、蒸发、升华、侵蚀等物理和化学变化，借材料表面的质量消耗带走大量的热，以达到阻止再入大气层时的热流传入飞行器内部或冷却火箭发动机燃烧室和喷管的目的。作为烧蚀材料，要求汽化热大，热容量大，绝热性好，向外界辐射热量的功能强。烧蚀材料有多种，陶瓷是其中的佼佼者，而纤维补强陶瓷材料是最佳选择。近年来，研制成功了许多具有高强度、高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的碳化物、氨化物复合陶瓷是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。 【快乐体验】　(多选)回收宇宙飞船的过程中，飞船在轨道上运行的高度逐渐降低进入大气层，最后安全着陆。由于与大气的高速摩擦，使得飞船壳体外表温度上升到近两千摄氏度，从分子动理论和能量方面理解，下列说法正确的是 (　　) A.飞船壳体材料每个分子的动能均增大 B.飞船壳体材料分子的平均动能增大 C.飞船的内能向机械能转化 D.飞船的机械能向内能转化 解析　飞船壳体外表温度升高，说明分子的平均动能增大，故A项错误，B项正确；飞船的高度逐渐降低，与大气高速摩擦，机械能向内能转化，故C项错误，D项正确。 答案　BD 答案与解析 $$