第1章 4 分子动能和分子势能(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

4　分子动能和分子势能

[学业要求]

1．了解什么是分子势能，了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。

2．知道什么是物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关。

3．了解内能和机械能的区别。

一、分子动能

阅读教材，并回答：

1．通过阅读简要说明，为什么不研究分子的动能而研究分子的平均动能呢？

答案：见教材

2．分子的平均动能和温度间存在着怎样的定性关系？温度升高，物体内每个分子的动能都增大吗？

答案：不是，温度升高分子的平均动能增大。

[概念·规律]

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．分子的平均动能：所有分子动能的__平均值__。

3．__温度__是物体分子平均动能大小的标志。

二、分子势能

1．分子势能：由分子间的__相对位置__决定的能。

2．决定因素

(1)宏观上：分子势能的大小与物体的__体积__有关。

(2)微观上：分子势能与分子之间的__距离__有关。

三、物体的内能

阅读教材，并回答：

和重力势能、电势能类似，由于分子间存在着相互作用力，分子组成的系统具有分子势能。

根据教材图1.4­1如图1.4­2，回答下列问题。

(1)B分子从相距很远减小到r0时，分子间是斥力还是引力？分子力做正功还是负功？分子势能如何变化？

(2)B分子从r0继续向A分子运动，分子力是斥力还是引力？做什么功？分子势能如何变化？

答案：(1)引力，分子力做正功，分子势能减小。

(2)斥力，分子力做负功，分子势能增大。

[概念·规律]

1．内能：物体中所有分子的热运动__动能__与__分子势能__的总和。

2．普遍性：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。

3．相关因素

(1)物体所含的分子__总数__由__物质的量__决定。

(2)分子热运动的平均动能由__温度__决定。

(3)分子势能与物体的__体积__有关。故物体的内能由__物质的量__、__温度__、__体积__共同决定，同时受物态变化的影响。

1．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度

B．温度是分子平均动能的标志

C．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大

D．分子的势能是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化

答案　BD

2．(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能__大__。

(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能__大__。

探究点一　分子动能与分子势能

[交流讨论]

1．北方冬季寒风怒吼，风大表示空气分子的运动速度大，寒冷表示空气的温度低，即空气分子的平均动能小。二者是否矛盾？如何理解该现象？

答案：分子动能是指分子的热运动具有的动能，风大是指空气分子定向运动的速度大，此动能不属于分子动能，属于机械能。物体静止在地面上，但分子依然不停地做无规则热运动，分子动能不是零。

2．在微观上，分子势能的大小由什么因素有关？若分子间距增大，你能判定分子势能是如何变化吗？

答案：分子间的距离，不能。

3．分子间距发生变化，即物体体积变化，分子势能改变。若物体体积减小，分子势能如何变化？

答案：若r <r0，物体体积减小，分子势能增大； 若r >r0，物体体积减小，分子势能减小。

4．若取无限远处和平衡位置处作为分子势能零点，试画出两种情况下分子势能Ep­r图像，并标出关键的坐标位置。Ep­r图像斜率表示什么？

答案：如图，斜率表示分子间作用力。

[归纳总结]

1．分子动能

2．分子势能与分子间距离的关系

(1)当r>r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增大。

(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增大。

(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小。

　如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从位置x3处由静止释放后仅在分子间相互作用力下沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，已知图中分子势能最小值为－E0，下列说法正确的是(　　)