1.4分子动能和分子势能 课件 -2024-2025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 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 定义：分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。 一、分子动能 1.(单个)分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能。 2.分子平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。 物理雾里悟理 分子的平均动能由温度决定 温度宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量 温度微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志 温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。 温度是分子热运动平均动能的唯一标志。 注意： ①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。个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。 ②分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关。 ③由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。 ④物体做高速运动时，物质分子的平均动能不一定高，分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关。 物理雾里悟理 分子的总动能 1.定义：物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与温度和所含分子数有关 2.分子总动能的理解 ①微观上看：与分子的 总个数 和 平均动能 有关 ②宏观上看：与 物质的量 和 温度 有关 1）某物体的温度是00C，说明物体中分子的平均动能为零。 错。分子永不停息的运动，不管温度多低，分子动能永远不可能为零。 2）物体的动能越大，物体内分子的平均动能越大。 错。物体的动能是宏观的机械运动的一种能量,Ek=mv2/2，即由物体的速度与质量决定。分子的平均动能是微观的，仅由物体的温度决定。 3）温度越高的物体，物体内每个分子的动能都大。 错。温度高的物体内部也存在着动能很小的分子。只能说温度越高，分子平均动能越大。 4）物质种类不同的物体，如果温度相同，它们的平均动能相同，因而它们分子的平均速率也相同。 错。它们的平均动能相同，但由于它们的分子质量不同，所以分子的平均速率不同。 【判断题】 物理雾里悟理 你能行！！ 1、有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（ ） A．甲气体温度一定高于乙气体的温度 B．甲气体温度一定低于乙气体的温度 C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度 D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快 C 同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同．但由于不同物质的分子质量不一定相同．所以分子热运动的平均速率不一定相同． 物理雾里悟理 2、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都相同 B.分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能 C.物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温度很高 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 AB 你能行！！ 物理雾里悟理 地面上的物体,由于与地球相互作用（引力）就产生了重力势能 物体与弹簧发生相互作用（引力或斥力），使弹簧发生弹性形变, 就产生了弹性势能 如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置决定的。 站立式讨论：前面我们学习了分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子间是否具有势能？ G 二、分子势能 物理雾里悟理 ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。 构建模型：设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。 定性分析分子力做功情况 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功。 分子势能：分子之间存在着相互作用的引力和斥力，所以分子间具有由它们相对位置所决定的能即分子势能。 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 二、分子势能 分子作用力曲线与r轴之间所围面积等于分子力所做的功。 ①当r>r0时，分子力做正功，所围面积在r轴下方，r不断减小，分子力做正功越来越多，所围面积越来越大。 ②当r<r0时，分子力做负功，所围面积在r轴上方，r不断减小，分子力做负功越来越多，所围面积越来越大。 同学们回想下学过的功能关系 物理雾里悟理 取无穷远处分子势能为0 分子力所做的功等于分子势能的减少 ①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越小。 ③当r<r0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越大。 ②当r＝r0时，分子势能最小且小于0。 物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。 【决定分子势能的因素】 从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。 从微观上看：分子势能跟分子间距离r 有关。 二、分子势能 物理雾里悟理 特别提醒 r r0 F 10r0 v r增大，Ep增大 F引 F斥 v r减小，Ep增大 无限远时分子势能EP=0 EP 当r=r0时,分子势能最小且小于零. 向上平移即可，势能改变是绝对的。 1、若取 r0处为零势能点，则分子势能都大于0. 2、分子势能为0和分子势能最小的含义不同。 如前者与选择的零势能点有关，后者的位置确定在r=r0处。 二、分子势能 物理雾里悟理 3、如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则(　　) A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大 a到c，甲分子受引力作用做加速运动，分子力做正功，分子势能减小 c到d，甲分子受斥力作用做减速运动，分子力做负功，分子势能增大 由图象可得 BC 你能行！！ 物理雾里悟理 物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能．也叫做物体的热力学能． ⑴内能普遍性：任何物体都具有内能 一切物体都是由分子组成 所有分子都在永不停息地做无规则热运动 分子存在相互作用力 ⑵决定物体内能的因素（内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义） ①从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。 ②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。  宏观： 物体的摩尔数 温度 体积 微观： 分子总数 分子平均动能 分子势能（分子间距） 三、物体的内能 一般的物体具有内能还会具有机械能，两者没有内在的而必然联系。但一定条件下可以相互转换，例如摩擦生热。 物理雾里悟理 物体的内能跟机械能的区别 内能和机械能是两种不同形式的能量,结合下表分析这两种能量的区别和联系. 内能 机械能 物质的量、物体的 温度和体积及物态 永远不等于零 常见的能量形式 影响因素 大小 对应的运动形式 联系 微观分子热运动 分子动能、 分子势能 在一定条件下可以相互转化 一定条件下 可以等于零 物体的机械运动的速度、 相对于零势能面的高度 或弹性形变量 物体动能、重力 势能或弹性势能 宏观物体机械运动 物理雾里悟理 4、关于一定质量的00C冰融化成00C水的过程中说法正确的是（ ） A.平均动能增大，势能增大，内能增大 B.平均动能不变，势能增大，内能增大 C.体积变大，分子力做负功，分子势能增大 D.体积变小，分子力做负功，分子势能增大 BD 由于受氢键影响，冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大 你能行！！ 物理雾里悟理 5、1g100oC的水与1g100oC的水蒸气相比较，下列说法正确的是（ ） A.分子的平均动能与分子的总动能都相同 B.分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C.内能相同 D.1g100oC的水的内能小于1g100oC的水蒸气的内能（课后思考） AD 6、以下说法正确的是(　　 ) AC A.机械能为零、内能不为零是可能的 B.温度相同，质量相同的物体具有相同的内能 C.物体的速度增大时，物体的内能可能减小 D.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 E.物体的速度增大时，物体的内能增大 （体积） （温度降低） （大量分子） （永不停息的热运动） 你能行！！ 物理雾里悟理 分子动能和分子势能 分子动能 分子势能 物体的内能 决定因素 温度是分子平均动能的标志。 分子势能与分子间距离的关系 决定分子势能的因素 分子动能 分子势能 体积 分子总数 温度 物质的量 课堂总结 物理雾里悟理 Lavf57.83.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $$nullnullnullnullnull下面我来做一个实验。这里有一只试管。我在试管中加入少量的水。用橡皮塞塞住。再用酒精灯对其加热，使水沸腾。请同学们仔细观察将要发生什么现象。 null实验目的，一、观察墨水在清水中的扩散运动。2、比较在不同温度下扩散运动的快慢。一个容器中装有冷水，另一个容器中倒入热水。分别在两个容器中滴一滴蓝墨水，请观察。请同学们思考以下几个问题，第一，什么叫扩散运动？第二，扩散运动的速度与温度有关系吗？能否列举生活中的扩散运动与温度有关的实例？ nullnull