1.4.分子动能和分子势能（教学课件）物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦分子动能、分子势能及物体内能核心知识，课堂导入通过类比重力势能与分子力做功特点，搭建前后知识联系的学习支架，引导学生从宏观势能过渡到微观分子势能的思考。 资料亮点在于以科学思维为核心，通过类比推导（如分子势能与重力势能类比）和模型建构（分子势能随间距变化规律推导），结合典例探究（如掺杂分子靠近时势能变化分析）和图像辨析（分子力与间距关系图），培养学生能量观念与科学推理能力。对学生而言，助力构建微观与宏观联系的思维，对教师而言，清晰呈现重难点及推导过程，提升教学效率。

第一章 分子动理论 人教版（2019）选择性必修 第三册 第四节 分子动能和分子势能 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 建立分子动能、分子势能的概念，理解温度是分子平均动能的标志，明确分子势能与分子间距离的关联；掌握分子动能和分子势能的变化规律，深化对分子动理论及内能概念的认知，形成对物质微观能量的物理观念。 科学思维 通过分析分子速率分布与分子动能的关系、分子间作用力与分子势能的关联，运用逻辑推理和建模的思维，推导分子动能随温度的变化规律、分子势能随分子间距的变化曲线；借助类比宏观机械能的思维方法，理解微观分子能量的特点，提升科学推理与模型建构能力。 科学探究 能通过模拟分子碰撞实验、分析分子间作用力与距离的实验数据，探究分子动能的影响因素；通过绘制分子势能与间距的图像、计算不同状态下分子的能量变化，开展实验数据分析与推理活动，提升从实验现象推导微观规律的探究能力。 科学态度与责任 认识分子动能和势能是解释物质热现象的重要微观基础，联系生活中热胀冷缩、物态变化等现象的微观本质，体会“宏观现象由微观规律决定”的科学思想；激发对微观世界能量规律的探索热情，培养严谨分析实验数据、客观归纳微观能量规律的科学探究态度。 学习目标 分子动能 01 教学内容 分子势能 02 物体的内能 03 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 温度与分子平均动能的关系。 分子势能随分子间距的变化规律 分子势能与分子间作用力、间距的关联推导 重点难点 课堂导入——思考与讨论 地面附近的物体所受的重力是 G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？ G 势能 分子有势能吗？ 01 PART 01 第一部分 分子动能 探究新知 7 探究新知——分子动能 2．分子热运动的平均动能：所有分子的动能的平均值 1．分子动能：分子由于热运动而具有的能量 3.温度 （1）宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量 （2）微观含义： 温度是分子热运动的平均动能的标志（热力学温度） 温度越高，分子热运动的平均动能越大 探究新知——典例探究 【典例1】 (多选)当氢气和氧气温度相同时，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.两种气体分子热运动的平均速率相等 探究新知——典例探究 【解析】因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，两种气体的分子平均动能相同，故选项A正确； 因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，分子质量大的平均速率小，故选项B正确，D错误； 虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，则总动能关系不确定，故选项C错误。 02 PART 02 第二部分 分 子 势 能 探究新知 11 探究新知——知识回顾 回顾一下分子间作用力有什么规律？ 分子力规律： 当r =r0 =10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0， 处于平衡状态。 当r＞r0时，随r 的增加，F引、F斥都减小，F斥＜F引，分子力（表现为引力）先增大后减小。 当r＜r0时，随 r 的减小，F引、F斥都增大，F斥＞F引，分子力（表现为斥力）增大。 当r＞10r0时，分子力等于0。 探究新知——类比学习 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 可以证明，分子力做功与路径无关，因而存在分子势能 探究新知——分子势能 分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能。 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? A B r0 探究新知——分子势能 A B r0 分子力做正功 分子势能就减小 分子力做负功 分子势能就增大 0势能点 分子力与分子势能有什么规律？ 探究新知——分子势能 分子势能与分子间距离的关系 (1)当r>r0时，分子间的作用力表现为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做正功，分子势能减小。 (2)当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做负功，分子势能增大。 (3)当r＝r0时，分子势能最小。 规定无穷远处分子势能为零 A B r0 r0 r F O 甲 r0 r Ep O 乙 探究新知——典例分析 【典例2】(2025·连云港市高二期中)半导体掺杂过程中，一个硅基分子固定于原点O，一个掺杂分子从很远处向O点靠近，分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示。则掺杂分子 A.由远处到r1的过程中，分子间斥力先减小后增大 B.由远处到r1的过程中，分子间势能先减小后增大 C.由远处到r2时，分子间的势能最小 D.由r2到r1过程中，分子力与分子势能都在减小 探究新知——典例探究 【解析】由远处到r1的过程中，分子间斥力一直增大，故A错误； 由远处到r1的过程中，分子力表现为引力，则分子力一直做正功，则分子间势能一直减小；分子距离小于r1时，分子力表现为斥力，则当分子距离从r1减小时，分子力做负功，分子势能增加，可知由远处到r1时，分子间的势能最小，故B、C错误； 由以上分析可知，由r2到r1过程中，分子力与分子势能都在减小，故D正确。 03 PART 03 第三部分 物体的内能 探究新知 19 探究新知——物体的内能 1．物体的内能：物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和。 2 ．任何物体都具有内能。 3．决定物体内能的因素 （1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的温度、体积和质量三个因素决定。 （2）从微观上看：物体内能的大小由分子热运动剧烈程度，分子间距离和分子个数三个因素决定。 探究新知——物体的内能 4.物体的内能跟机械能的区别 比较对象 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能 能量存在的原因 物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力 由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高 探究新知——物体的内能 比较对象 内能 机械能 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)、形变量 能否为零 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 4.物体的内能跟机械能的区别 探究新知——物体的内能 1.在一个密闭容器内有一滴15 ℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15 ℃。它的内能是否发生了变化？为什么？ 【提示】 水的内能发生了变化。尽管温度不变，分子平均动能不变，但是水滴蒸发变成了水蒸气，分子间的距离发生了变化，使其分子势能发生了变化，所以内能会发生变化。 探究新知——物体的内能 2.有人说：“当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，这就导致物体的内能增大，我们举起物体所做的功，就等于物体内能的增加量。”你认为对吗？为什么？ 【答案】　不对。分子势能的大小由分子间的相对位置决定。物体的重力势能是机械能的一部分，它与物体的内能没有关系。 探究新知——典例探究 【例3】关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是　　　　。 A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小 B.物体的温度越低，则物体的分子平均动能一定越小 C.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零 D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体的分子平均动能越来 越大 E.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 探究新知——典例探究 【例3】关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是　　　　。 A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小 B.物体的温度越低，则物体的分子平均动能一定越小 C.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零 D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体的分子平均动能越来 越大 E.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 探究新知——典例探究 【解析】温度是分子平均动能的标志，温度越低，分子平均动能越小，但内能不一定越小，故A错误，B正确； 一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，故C错误； 物体分子的平均动能与物体的宏观运动无关，故D错误； 物体的内能与分子数、温度和体积有关，同时受物态影响，因此分子数和温度相同的物体，内能可能不同，故E正确。 课堂小结 物体的内能 分子动能 平均动能 平均速率 温度 分子势能 正功 负功 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 $