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

第一章 分子动理论 第4节 分子动能和分子势能 02 主题二、分子势能 01 主题一、分子动能 目录 CONTENTS 03 主题三、分子内能 第4节 分子动能和分子势能 04 主题四、强化巩固 新课引入：复习回顾分子动理论的内容？ 三、分子之间存在着引力和斥力。 一、物体是由大量分子组成的， 二、分子在做永不停息的无规则运动， 每个分子都具有动能: 分子动能 分子间有势能: 分子势能 第一部分 分子动能 )2 2.平均动能：所有分子动能的平均值。 1.定义：分子由于热运动而具有的能 一、分子动能 ①T升高，分子V增加，EK增大。 ②同一T下，所有物质EK相同， 但不同物质的V一般不相同。 2.平均动能：所有分子动能的平均值。 1.定义：分子由于热运动而具有的能 一、分子动能 温度是平均动能的标志 同种物质V相同， 3.分子总动能： 所有分子动能的总和。 EK总= 与分子的总个数和平均动能有关 与物质的量和温度有关 ①微观上看： ②宏观上看： 【典例1】质量相等的氢气和氧气,温度相同,则( ) A.氧气的平均动能较大; B.氢气的平均动能较大; C.两者平均动能相等; D.氢气分子的平均速率较大； CD 典例分析： 【典例2】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.温度高的物体总动能就大 B 典例分析： 第二部分 分子势能 地面上的物体,由于与地球相互作用 重力势能 发生弹性形变的弹簧, 相互作用 弹性势能 分子间相互作用 分子势能 二、分子势能 由分子相对位置决定的势能。 甲 乙 F 0 r r0 2.规律: ①分子力做正功， EP减少。 ②平衡位置处，EP最____ 小 ③固体分子距离约为r0，液体稍大于r0,气体大于10r0。 1.定义: 反之EP增大 气体分子力十分微弱，EP变化忽略不计 3.EP与r的关系图 二、分子势能 EP 0 r r0 F 0 r r0 EP 0 r r0 甲分子 乙分子 思考：乙分子从无穷远静止释放到静止的过程中，F、EP怎么变？ 3.EP与r的关系图 二、分子势能 若取分子间距离是无限远时为零势能点 若取r0位置为零势能点？ EP 0 r r0 甲分子 乙分子 3.EP与r的关系图 二、分子势能 ①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。 ②宏观上：EP跟物体的体积有关。微观上：EP跟分子间距离r有关，EP与r 的关系不是单调变化的。 【典例3】思考判断下列说法的正误 (1)物体的体积越大，分子势能越大。( ) (2)当分子间距离r＝r0时，分子间合力为0，所以分子势能为0。 ( ) (3)当r→∞时，分子势能最小，且为0。 ( ) (4)当分子间距离由0逐渐增大到∞时，分子势能先减小后增大。 ( ) (5)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。 ( ) × × × √ √ 典例分析： 第三部分 内能 1.定义 : 物体内所有分子的动能与势能的总和。 三、内能 2.决定因素： 物质的量 体 积 分子个数 平均动能 分子距离 ②宏观 分子总动能 分子总势能 分子总动能 分子总势能 ①微观 温 度 思考与讨论：足球下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。对比静止的足球，其内能是否更大？ 三、内能 组成物体的分子在做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分；同时物体还可能做整体的运动，因此，还会具有动能，这是机械能的一部分。后者是由物体的机械运动决定的，它对物体的内能没有贡献。 物体的内能与机械能的区别与联系   内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 常见的能量形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能 影响因素 物质的量、物体的温度、体积及物态 物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量 大小 永远不等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 【典例4】质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能,则( ) A.氧气的内能较大; B.氢气的内能较大; C.氢气分子的平均动能较大； D.氢气分子的平均速率较大。 B 典例分析： 【典例5】(多选）一定质量的1000C水变为1000C的水蒸汽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 BC 典例分析： 【典例6】(多选）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 典例分析： 若继续加热0℃的水，随着水温度的升高，大的缔合水分子逐渐瓦解，变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。这些小的缔合水分子或单个水分子，受氢键的影响较小，可以任意排列和运动，不必形成“镂空”结构，而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间。在水温升高的过程中，一方面，缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大，水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大，水的密度也随之加大。另一方面在这个过程中，随着温度的升高，水分子的运动速度加快，使得分子的平均距离加大，密度减小。考虑水密度随温度变化的规律时，应当综合考虑两种因素的影响。在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大，为反常膨胀。 课堂小结 一、分子动能 1.定义 2.平均动能 3.分子总动能 二、分子势能 1.定义: 2.规律 : 3.EP与r的关系图： 三、内能 1.定义： 2.决定因数： 1.下列关于分子动能的说法中正确的是 (　　) A.物体温度升高，每个分子的动能都增大 B.物体温度升高，分子的总动能不变 C.物体温度升高，分子的平均动能增大 D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和 C 巩固提高 2.有甲、乙两种不同气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内分子平均速率大，则 (　　) A.甲气体的温度一定高于乙气体的温度 B.甲气体的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.甲气体的每个分子都比乙气体的每个分子运动得快 C 巩固提高 3.由于两个分子间的距离变化而使得分子势能变小，可确定在这一过程中 (　　) A.两分子间的相互作用力一定表现为引力 B.一定克服分子间的相互作用力做功 C.两分子间距离一定增大 D.两分子间的相互作用力可能增大 D 巩固提高 4.两分子间作用力F与分子间距离r的关系如图中 曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距 很远的两分子在分子间的作用力作用下，由静 止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 (　　) A.在r>r0阶段，F做正功，分子动能和分子势能均增大 B.在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，分子势能增大 C.在r<r0阶段，分子势能先增大后减小 D.在r=r0时，分子势能为0，动能最大 B 巩固提高 5.关于物体的内能，下列叙述中正确的是 (　　) 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0 C.内能相同的物体，它们的分子的平均动能一定相同 D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都无关 B 巩固提高 6.下列说法正确的是 (　　) A.物体运动速度大，物体内分子的动能一定大 B.物体运动速度大，物体的内能一定大 C.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大， 所有分子的速率都增大 D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的 速度大小无关 D 巩固提高 7.给一定质量的温度为0 ℃的水加热，在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在着一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在着相互作用的势能。在水“反常膨胀”的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题，下列说法正确的是 (　　) A.水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 B.水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 C.水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功 D.水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功 D 巩固提高 巩固提高 8.两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子间的作用力作用下远离M，其速度和位移的关系图像如图所示，则 (　　) A.N由x=0到x=x2过程中，M、N间 作用力先表现为引力，后表现为斥力 B.N由x=x1到x=x2过程中，N的加速度一直减小 C.N由x=0到x=x2过程中，M、N系 统的分子势能先减小后增大 D.N在x=x1时，M、N间作用力最大 C 巩固提高 9.(多选)现有18 g水、18 g水蒸气和32 g氧气，在它们的温度都是100 ℃时 (　　) A.它们的分子数目相同，氧气的分子平均动能大 B.它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 C.它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大 D.它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 BC 巩固提高 10.将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为E1、0和-E0，取间距无穷远时势能为0，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法正确的是 (　　) A.当分子B到达坐标r0时，两分子之间的作用力为0 B.分子B的最大动能为E1-E0 C.两分子从静止释放到相距无穷远的 过程中，它们之间的分子势能先减小 后增大再减小 D.当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 D 巩固提高 解析：两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为r0时，分子势能最小，分子间作用力为0，此时B向右移动Δx，则A向左移动Δx，则有Δx=，此时B分子的坐标应为xB=r1+Δx=，故A错误；两分子之间势能为-E0时动能最大，减少的势能为ΔEp=E1-(-E0)=E1+E0，根据能量守恒定律，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为EkB=，故B错误；分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误；当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则E1=2×mv2，解得v=，故D正确。 谢 谢 观 看 $$