第1章 第4节 分子动能和分子势能-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2024）

温度越高,分子的热运动越剧烈,选项C正确;由题图可知, 能最小但不为0,选项A错误;当分子间距离,r。时,由图 气体分子在0C和100C温度下都满足“中间多,两头少”的 像可知随分子间距离的增大,分子力先增大后减小,选项B 规律,选项D正确. 错误;当分子间距离rr时,分子力为引力,分子间距离 3.A 气体压强在数值上等于气体分子对器壁单位面积 增大时,分子引力做负功,则分子势能随分子间距离的增大 的撞击力,选项A正确,B错误;气体压强的大小与气体分子 而增大,选项C错误;当分子间距离,r。时,分子间距离 的平均速率和气体分子密集程度均有关,选项C、D错误 逐渐减小,分子力越来越大,分子斥力做负功,则分子势能 第4节 分子动能和分子势能 增加,选项D正确 【情境导学】 课前·教材预案 智因为物体的分子在永不停息地做无规则运动,故物体 【教材梳理】 的内能不可能为零;在宏观上,物体的内能取决于物体所含 知识点一 物质的量,温度,体积和物态;在微观上,物体内能取决干物 1.热运动 体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离 2.平均值 [例题3]A 析任何物体都具有内能,内能与物体的物质的 3.温度 量、温度、体积及物态都有关,选项A正确;体积相同的同 知识点二 种气体,若温度、压强不同,它们的内能不一定相等,选项B 1.路径 分子势 错误;内能的大小与物体宏观的速度大小无关,选项C错 2.(1引力 增加 1(2)斥力 增加(3)小 误;内能与物体的物质的量、温度、体积及物态都有关,温度 3.(1)体积(2)距离 高的物体比温度低的物体的分子平均动能大,但内能不一 知识点三 定大,选项D错误 1.热运动 分子 [变式3]BD 解物体的内能与物质的量、体积和温度有关, 2.热运动 质量相等的不同种类的物体,物质的量不一定相等,所以质 3.(1)物质的量 (2)温度 (3)体积 物质的量 温度 体积 量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等,选项A错 【自主检测】 误;内能与温度、体积、物质的量有关,内能不同的物体,温 1.(1)×(2)×(3)(4) 度可能相同,它们分子热运动的平均动能可能相同,选项B 2.大 大 正确;分子势能与物体的机械运动无关,被举高只是重力势 课堂·深度探穷 能增大,分子势能不一定变化,选项C错误;温度高则分子 【情境导学】 平均动能大,但内能的大小不仅要看分子平均动能,还要看 答庵制成菜时,温度较低,食盐分子运动的平均速率低,需 分子数目和分子势能,所以内能不一定大,选项D正确. 要较长时间才能扩散到菜的内部使菜变咸;妙菜时,温度较高 课末·随堂演练 食盐分子运动的平均速率较大,很快就能扩散进菜里面使菜 1.A 温度相同,物体分子的平均动能相同,选项A正确; 变咸. 分子动能是由于分子无规则运动而具有的动能,选项B错 [例题1]AB 解温度相同,物体分子的平均动能相同,选项 误;物体内能是对大量分子而言的,对100个分子毫无意义 A正确;分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有 选项C错误;温度高的物体分子平均速率大,但不表示温度 的能,选项B正确;物体温度是对大量分子而言的,对于10 高的物体每一个分子的运动速率都大,有的分子的运动速率 个分子无意义,选项C错误;温度低的物体分子的平均运动 小于温度低的物体,选项D错误 速率小(相同物质),但具体到每一个分子的运动速率是不 2.AC 当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离越小, 确定的,可能大于平均速率,也可能小于平均速率,选项D 分子势能越大,选项A正确;当分子间作用力表现为引力 错误. 时,分子间距离减小,引力做正功,分子势能减小,因此分子 [变式1]B 解析某物体温度是0C,物体中分子的平均动能 间距离越小,分子势能越小,选项B错误;当物体的体积发生 并不为零,因为分子在永不停息地做无规则运动,选项A 变化时,分子间距离便发生变化,则分子势能随之发生变化 错误;温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高的物 分子势能是随物体的体积变化而变化的,选项C正确;物体 体,分子的平均动能越大,但由于分子的质量不一定相同, 热胀冷缩时,其温度发生变化,分子的平均动能改变,同时物 则分子平均速率不一定大,选项B正确,C错误;物体内分 体的体积发生变化,则分子势能也应改变,选项D错误 子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关,物体的运 3.AC由题图可知,分子间距离为ro时,分子势能最小。 动速度越大,不能代表物体内部分子的热运动越剧烈,所以 分子距离趋于无穷远时,分子势能并不是最小,选项C正确, 物体的温度不一定越高,选项D错误 D错误;由题图可知,当,小于r。时,随着,的减小,分子势 【情境导学】 能逐渐增大,当,大于r。时,随着,的增大,分子势能逐渐增 存在分子势能;分子势能的变化与分子之间的相对位 大,即当rro。时,r越小,则分子势能E。越大,当rr。时,r 置有关. 越大,则分子势能E。越大,选项A正确,B错误。 [例题2]B解在rr。阶段,F为引力,相互接近过程中,F 4.A 解析物体的机械能可以为零,但内能永远不为零,选项 做正功,分子动能增大,分子势能减小,选项A错误;在 A正确;物体的内能与物体的分子数目、温度、体积及状态都 r。阶段,F为斥力,相互接近过程中,F做负功,分子动能减 有关系,故温度相同、质量相同的物体不一定具有相同的内 小,分子势能增大,选项B正确,C错误;由于在rr。阶段, 能,物体的温度越高,内能不一定越大,选项B、C错误; 分子势能减小,在rr。阶段,分子势能增大,则在,-r。 0C的冰比等质量的0C的水的体积大,分子间距离大,则 时,分子势能最小,且一定小于0,动能最大,选项D错误 分子势能小,又因为温度相同,分子动能相同,所以0C的冰 [变式2]D解当分子间距离为ro时,分子力为0,分子势 的内能比等质量的0C的水的内能小,选项D错误 ·173·物理选择性必修第三册课堂学案 第4节分子动能和分子势能 [学习目标]1.知道温度是分子平均动能的标志（物理观念）.2.明确分子势能与分子间距离的关系（物 理观念).3.理解内能的概念及其决定因素（物理观念） 课前·教材预案 I教材梳理 (2)微观上：分子势能与分子间的 有关 知识点一 分子动能 知识点三 1.分子动能：由于分子永不停息地做无规则 物体的内能 而具有的能量。 1.定义：物体中所有分子的 动能与 2.分子的平均动能：所有分子热运动动能的 势能的总和。 2.内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无 3.物体的 是它的分子热运动的平均动 规则的 ,所以任何物体都具有内能。 能的标志 3.决定因素 知识点二 分子势能 (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 1.定义：分子间存在相互作用力，可以证明分子 (3)分子势能与物体的 有关，故物体 间的作用力所做的功与 无关，分子组 的内能由 共同 成的系统具有 能。 决定，同时受物态变化的影响。 2.分子势能与分子间距离的关系 分子势能E,随分子间距离r变化的情况如图 I自主检测 所示 1.判断下列说法的正误. (1)温度升高时物体的每个分子的动能都将 增大 () (2)物体的体积越大，分子势能越大.() (1)当r>r。时，分子力表现为 ,若x (3)分子势能是由分子间相对位置决定的能， 增大，需克服引力做功，分子势能 随分子间距的变化而变化 () (2)当r<r。时，分子力表现为 ,若r (4)物体的温度和体积变化时，内能一般要发 减小，需克服斥力做功，分子势能 生改变 () (3)当=%时，分子力为零，分子势能最 2.(1)1千克10℃的水比10千克2℃的铁的分 3.决定因素 子的平均动能 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 (2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气 有关 体的内能 18 第一章分子动理论 课堂·深度探究 探究点一 分子动能 B.分子动能指的是由于分子做无规则热运动 【情境导学】在生活中，家里常常会腌制一些咸 而具有的能 菜，经过一段时间的腌制，菜才会变咸；而用 C.物体中10个分子的动能很大，这10个分 铁锅炒菜时，加入食盐，才很快会变咸.请问 子的温度很高 出现不同现象的原因是什么？ D.温度低的物体中的每一个分子的运动速率 一定小于温度高的物体中的每一个分子的 运动速率 思维导引：温度是分子平均动能的“标志”或 者说“量度”，温度只与物体内大量分子热运 动的统计意义上的平均动能相对应，与单个 分子的动能没有关系 【变式1】关于温度与分子动能的关系，下列说法 【知识拓展】 正确的是 () 1.单个分子的动能 A.某物体的温度为0℃，说明物体中分子的 (1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做 平均动能为零 无规则运动，因此分子具有动能 B.温度是分子热运动平均动能的标志 (2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体 C,温度较高的物体，其分子平均动能较大，则 内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分 分子的平均速率也较大 子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以 D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高 单个分子的动能没有意义. 探究点二分子势能 2.分子的平均动能 【情境导学】在学习重力势能时，我们知道重力势 (1)定义：物体内所有分子的动能的平均值. 能与相对位置有关，重力势能的变化与物体 (2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平 的位置变化有关.那么，学习了分子动能，是 均动能的标志.温度升高的物体，分子的平均 否存在分子势能？分子势能的变化与什么量 动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个 有关？ 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： 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 【例题1】（多选）下列说法中正确的是 A.只要温度相同，任何物体分子的平均动能 相同 ·19 物理选择性必修第三册课堂学案 【知识拓展】 D.在=时，分子势能为零，分子动能最大 1.分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系 (如图所示) 思维导引：分子势能的变化情况只与分子力 做功相联系.分子力做正功，分子势能减小： 分子力做负功，分子势能增大.分子力做功的 分子间距离， r=ro r>ro r<ro 值等于分子势能的变化量的负值 分子间作 【变式2】甲、乙两图分别表示两个分子之间分子 等于零 表现为引力 表现为斥力 用力F 力和分子势能随分子间距离变化的图像、由 分子间距减 图像判断以下说法正确的是 () 分子间距增 分子间作用 小时，分子 大时，分子间 力做功W 间作用力做 作用力做负功 负功 随分子间距 随分子间距 分子势能E, 最小 的增大而增大 的减小而增大 A.当分子间距离为。时，分子力和分子势能 均最小且为零 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 B.当分子间距离>。时，分子力随分子间距 化而变化.分子势能是标量，正、负表示的是大 离的增大而增大 小，具体的值与零势能点的选取有关 C.当分子间距离r>r。时，分子势能随分子 3.分子势能的影响因素 间距离的增大而减小 (1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关 D.当分子间距离r<r。时，分子间距离逐渐 (2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分 减小，分子力和分子势能都增加 子势能与r的关系不是单调变化的. 探究点三 物体的内能 【例题2】两分子间的斥力与引力的合力F与分 【情境导学】学习机械能的时候，物体的动能与重 子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r 力势能之和是物体的机械能.在学习了分子 轴交点的横坐标为r0,相距很远的两分子在 动能和分子势能后，分子动能与分子势能之 F作用下，由静止开始相互接近.若两分子相 和称为内能，那么内能与机械能一样可以为 距无穷远时分子势能为零，下列说法正确 零？影响内能的因素有哪些？ 的是 () A.在r>阶段，F做正功，分子动能和分子 势能均增大 B.在<阶段，F做负功，分子动能减小，分 子势能增大 C.在<。阶段，分子势能先增大后减小 ·20· 第一章分子动理论 【知识拓展】 在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分 1.温度、内能和热量的比较 子的平均动能不变，由于分子间的距离变化， (1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子 分子势能变化，所以物体的内能变化， 平均动能的标志 【例题3】关于物体的内能，下列说法正确的是 (2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分 () 子势能的总和。 A.物体的内能与物体的温度和体积都有关系 (3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出 B.体积相同的同种气体，它们的内能一定 热的多少 相等 2.内能和机械能的区别与联系 C,运动物体的速度增大，则分子动能增大，物 内能 机械能 体的内能也增大 对应的运 微观分子热 D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大 宏观物体机械运动 动形式 运动 思维导引：理解内能的含义，掌握影响物体内 能大小的因素，从宏观和微观两方面分析 常见的能 分子动能、分 物体动能、重力势能 量形式 【变式3】（多选）关于内能，下列说法正确的是 子势能 弹性势能 () 物质的量、物 物体的质量、机械运动 A.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定 影响因素 体的温度、体 的速度、相对于零势能 相等 积及物态 面的高度、弹性形变量 B.内能不同的物体，它们分子热运动的平均 一定条件下可以等 大小 永远不等于零 动能可能相同 于零 C.一木块被举高，组成该木块的所有分子的 联系 在一定条件下可以相互转化 分子势能都增大 3.物态变化对内能的影响 D.温度高的物体内能不一定大，但分子平均 一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水 动能一定大 课末·随堂演练 1.(分子动能)下列说法正确的是 C ) B.分子间作用力表现为引力时，分子间距离越 A.只要温度相同，任何物体分子的平均动能都 小，分子势能越大 相同 C.分子势能随物体的体积变化而变化 B.分子动能指的是由于分子定向移动具有的 D.物体热胀冷缩时，分子的平均动能改变，分 动能 子势能不变 C.100个分子的动能和分子势能的总和就是 3.(分子势能)（多选）如图所示为物体分子势能 这100个分子的内能 与分子间距离之间的关系，下列说法正确的是 () D.温度高的物体中每一个分子的运动速率大 于温度低的物体中每一个分子的运动速率 2.(分子势能)（多选）关于分子势能，下列说法正 确的是 () A.分子间作用力表现为斥力时，分子间距离越 A.当<ro时，r越小，则分子势能E,越大 小，分子势能越大 B.当r>r。时，r越小，则分子势能E越大 ·21· 物理选择性必修第三册课堂学案 C.当r=r%时，分子势能E。最小 B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 D.当→o∞时，分子势能E。最小 C.物体的温度越高，内能越大 4.(物体的内能)关于物体的内能，下列说法正确 D.0℃的冰的内能与等质量的0℃的水的内 的是 能相等 A.机械能可以为零，但内能永远不为零 友情提示完成P课时作业（四） 章末复习方案 ●●每海单年年年年： 章末·知识网络 球体模型 分子模型 物体是由大量分子组成的 立方体模型 阿伏加德罗常数N=6.02×10mol 实验依据：扩散现象、布朗运动 分子动理论分子在做永不停息的无 运动特点：分子水不停息地做无规则运动，温度越高， 的基本内容规则运动（分子热运动） 运动越剧烈 <。时，分子间的作用力表现为斥力 分子间存在着相互作用力r=。时，分子间的作用力为0 r>时，分子间的作用力表现为引力 实验，用油膜法估测油酸分子的大小4一号 气体分子运动的特点 论 分布特点：“中间多、两头少” 分子运动速率分布图像。 温度越高，分子的平均速率越大 分子运动速率分布规律 产生：大量气体分子不断撞击器壁而产生的 微观上：分子的数密度、分子的平均速率 气体压强的微观解释 决定因素 温度 宏观上 体积 分子动能：物体的温度是分子热运动平均动能的标志 分子势能：由分子间相对位置决定 物体的内能 所有分子的热运动动能和分子势能的总和 物体内能 决定因素：物质的量、温度、体积及物态 章末·真题演练 为零.若一分子固定于原点O,另一分子从距O 命题视角一 分子间作用力、分子势能 与分子间距离的关系 点很远处向O点运动，在两分子间距减小到2 1.(全国I)分子间作用力F与分子间距r的关 的过程中，势能 (选填“减小”“不变” 系如图所示，r=n时，F=0.分子间势能由r 或“增大”)；在间距由2减小到的过程中， 决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能： 势能 (选填“减小”“不变”或“增大”)： ·22·