第1章 4 分子动能和分子势能-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

4.分子动能和分子势能 探究点1分子动能 1.无规则运动 2.(1)平均值(2)温度 判断正误 (1)×(2)V 例1：ABD因为温度是分子平均动能的标志，所以两种气体的 分子平均动能相等，故A正确：因为氢气和氧气的分子质量不 同，平均动能又相等，所以这两种气体分子的平均速率不同， 由E-受可得，分子质量大的氧气分子的平均速率小，故B 正确：虽然两种气体分子平均动能相等，两种气体质量相等 但由于氢气摩尔质量小，氢气分子数多，由E,:=NE,知，氢 气分子热运动的总动能大，故C错误，D正确。 跟踪训练1：BC物体由于运动而具有的能叫作动能，它是宏观 物体所具有的一种能量形式，而分子热运动的动能叫作分子 动能，是微观上内能的一种形式，所以物体运动速度与分子热 运动的动能无关，故A错误；温度是分子热运动平均动能的标 志，物体的温度降低，分子热运动的平均动能减小：物体的温 度升高，分子热运动的平均动能增大，但并不是每个分子热运 动的动能都增大，故B、C正确：温度相同的水和水蒸气，分子 热运动的平均动能相同，故D错误。 探究点2分子势能 要点归纳 1.相对位置 2.减少减少增加增加 3.(1)引力增大(2)斥力增大(3)最小 4.(1)体积（2)距离 判断正误 (1)V(2)V(3)× 例2：AB分子势能变小，说明分子力 做正功，故A正确；如图所示为E。 T、F-r图像，若分子间距大于平衡 选r=处 E=0 间距。，分子势能变小，分子间距变 小，分子力可能变大也可能变小；若 分子间距小于平衡间距。，分子势能 变小，分子间距变大，分子力变小，表现为斥力，故B正确，C D错误。 跟踪训练2：B由题图可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子势 能最小，则x处为平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等， 合力为零，乙分子处于平衡状态，分子力和加速度均为零，故 A错误；乙分子在P点(x=x2)时的分子势能最小，为-E。,由 题知乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，可知乙 分子在P点的分子动能最大，为E。,故B正确；乙分子在Q点 (x=x1)时，分子间距离小于平衡距离，分子力表现为斥力，乙 分子处于非平衡状态，故C、D错误。 19 探究点3物体的内能 1.动能分子势能 2.热运动 3.(1)温度(2)平均动能 判断正误 (1)× (2)×(3)V 例3：C 内能 体积 温度 (内能=分子 (分子势能) (分子平均动能) 势能+分子动能) 如果保持该气体体 当温度T升高 V不变、T升高 积V不变，则分子间 时，分子平均动 时，内能增大， 距离不变，分子势能 能增大 选项A、B错误 不变 因气体分子之间的 如果保持该气 T不变、V增大 作用力表现为引力， 体温度T不变， 时，内能增大， 所以当体积V增大 则分子平均动 选项C正确，D 时，分子力做负功 能不变 分子势能增大 错误 跟踪训练3：D相同质量的两种不同物质的物质的量可能不 同，进而可知分子数可能不同，故升高相同的温度时（分子平 均动能的变化量相同)，其分子总动能的变化量不一定相同， 且不知道分子势能如何变化，故其内能的增量可能不相同，选 项A错误：物体内能改变时，可能是分子势能改变，因此温度 不一定改变，选项B正确：分子永不停息地做无规则运动，故 物体的内能不可能为零，选项C错误；物体的内能与分子数、 温度和体积有关，分子数和温度相同，体积不同的物体，内能 可能不同，选项D正确。 素养能力提升 例4：BD内能和机械能是两种不同形式的能，二者的决定因素 不同，例如，在物体克服空气阻力匀速下降过程中，机械能减 小，而摩擦生热，物体温度升高，内能增大，A错误，B正确；在 物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，C错 误：物体内分子在做永不停息的运动，内能不可以为0，但机 械能可以为O,D正确 章末整合 素养提升 知识网络构建 微粒高小斥零引增大温度减小增 m 加最小物质的量号 1010 高考真题专练 1.C两个分子间距离r等于r。时分子势能为零，从。处随着 分子间距离的增大，分子间作用力表现为引力，分子间作用力015 4.分子动能和分子势能 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)了解温度是分子热运动平均动能的标志，是微观粒 子热运动的宏观表现。 物理观念 (1)分子的总动能的决定 (2)了解什么是分子势能。 因素。 (3)知道什么是物体的内能，了解内能和机械能的区别。 (2)分子力做功与分子势 能变化的关系。 (1)理解分子力做功的特点，理解分子力做功与分子势 (3)内能的决定因素。 科学思维 能变化的关系。 (2)理解物体的内能与哪个宏观量有关。 [拓展] 探究点1分子动能 分子平均动能的计算 方法 1分子动能：由于分子永不停息地做 而具有的能量。 设质量均为m,的n个 2.分子的平均动能 分子，其速度大小分别 为1、2、…、n,则 (1)定义：所有分子的动能的 其平均动能为Ek= 2%2+2+-+3 1 (2)决定因素：物体的 是分子热运动的平均动能的标志。 n [拓展] [思考] 3.分子的总动能 物体的温度升高时， 物体每个分子的动能 (1)定义：物体内所有分子运动的总动能是所有分子热运动的动能的总 都增大吗？ 提示：温度是分子平 和，等于分子的平均动能与分子数的乘积。 均动能的标志，不是 (2)决定因素：从微观上看由分子平均动能和分子个数决定，从宏观上看 某个分子动能大小的 标志。物体温度升 由物质的量和温度决定。 高时，分子平均动能 [判断正误] 增大，但不能说明所 有分子的动能都增 (1)物体做加速运动时，分子动能越来越大。 大，多数分子动能增 大的同时，也有少数 (2)物体温度升高，分子的平均动能增加。 ( 分子动能是减小的。 [规律方法] [思考] (1)温度是分子平均 例1：（多选）质量相等的氢气和氧气在温度相同时，下列说法正确的是 动能的标志，不同的 物质，只要温度相 ( 同，分子的平均动能 就相同。 A.两种气体的分子平均动能相等 (2)温度升高，分子 B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 的平均动能增大，有 的分子动能可能 C.两种气体分子热运动的总动能相等 减小。 (3)温度只与分子热 D.氢气分子热运动的总动能大 [规律方法] 运动有关，与物体的 宏观机械运动无关。 016 跟踪训练1：（多选）关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是 [提示] (1)分子力做功对应 A.物体运动速度越大，物体内分子热运动的动能一定越大 分子势能的变化。 (2)分子势能先减小 B.物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 后增大。 C.物体的温度升高，分子平均动能一定增大，但物体内每个分子热运动 [类比] 的动能不一定增大 分子势能与重力势能 D.1g100℃的水变成1g100℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 (1)重力势能属于机 械能范畴，是由物体 探究点2分子势能 与地球之间的相互作 用和相对位置决定的 ●新知导学 能量；分子势能属于 内能范畴，其大小由 情境：重力做功对应着重力势能的变化，弹簧弹力做功对应着弹性势能 分子间的相互作用和 的变化 相对位置决定，可 探究：(1)那么分子力做功对应什么形式的能量变化呢？ 见，两者在大小上无 (2)当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，对应 丝毫关系。 (2)两者均是通过保 的能量如何变化？ D[提示] 守力做功来定义的势 ●要点归纳 能，即无论是重力势 能的变化还是分子势 1.分子势能：由分子间的 决定的能。 能的变化，均与变化 2.分子力做功与分子势能变化的关系 的具体过程（路径）无 分子力做功与分子势能变化的关系和弹力做功与弹性势能变化的关系 关，而只取决于物体 相似，分子力做正功，分子势能 ,分子力做了多少正功，分子势能就 (分子)的初末位置。 多少；分子力做负功，分子势能 ,克服分子力做了多少功， [拓展] “分子力”和“分子势 分子势能就 多少。 D[类比] 能”图线的联系 3.分子势能E。随分子间距离r变化的情况如图所示。 (1)当r>r。时，分子力表现为 若r增大，需 克服引力做功，分子势能 0 (2)当r<r。时，分子力表现为 若r减小，需 克服斥力做功，分子势能 F-r图像与E。-r图 (3)当r=r。时，分子力为零，分子势能 >[拓展]像形状上很相似，但 4.决定因素 并不重合。 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 有关。 从力的角度分析，分 子力为零时，分子处 (2)微观上：分子势能与分子之间的 有关。 于平衡状态；从分子 》特别提醒 势能的角度分析，分 分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能，点有 子势能最小时，分子 关，而后者的位置一定在r=。处。 处于平衡状态。 017 [判断正误] (1)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。 [规律方法] ( (1)分子力做功是分 (2)分子力做正功，分子势能减小。 子势能变化的唯一 原因。 (3)r=r。时，分子势能最小且一定为零。 ( (2)分子势能最小与 例2：（多选)(2025·临沂高二检测)两个分子由于距离发生变化而使得分子 分子势能为零绝不是 势能变小，则可以判断在这一过程中 () 一回事，分子势能的 A.一定是分子力做了正功 分子势能变小，一定是分子力做了 正、负代表大小，如 B.两个分子间的相互作用力可能变大正功，若分子间相互作用力为斥力： E。=-10J小于E,= 则分子间距离增大：若分子间相互 C.两个分子间的距离一定变大 作用力为引力，则分子间距离减小 5J。 D.两个分子间的相互作用力一定是引力 [思考] P[规律方法] 同学们应该有经验： 跟踪训练2：(2025·武汉市期末)甲分子固定在坐 个E 在给自行车打气时， 打气筒壁会变热，初 标原点0，乙分子沿x轴运动，甲、乙两分子间的分子势 中时我们就知道是我 O P 能E。与甲、乙两分子间距离的关系如图中曲线所示，图 们对打气筒内的气体 做了功，气体内能增 中分子势能的最小值为-E。。若乙分子所具有的分子 加，温度升高了。同 动能和分子势能之和为0，则下列说法正确的是 学们能不能说一下内 能增加的表现。 A.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大，分子力最大 B.乙分子在P点(x=x2)时，分子动能最大，且其动能为E。 C.乙分子在Q点(x=x)时，处于平衡状态，其分子力为零 D.乙分子在Q点(x=x)时，分子力表现为引力 提示：(1)气体分子 探究点3物体的内能 个数增多； (2)打气筒内的气体 1.内能定义：物体中所有分子的热运动 与 的总和。 温度升高，所以气体 分子的平均动能 2.内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的 ,所 增加。 以任何物体都具有内能。 3.内能的决定因素 (1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、 和体积三个因素决 定，同时也受物态变化的影响。 (2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的 和分子势能三个因素决定。 P[思考] 018 [判断正误] [规律方法]判断物 (1)物体的温度越高，内能越大。 ( 体内能变化的注 (2)机械能越大的物体内能越大。 ( )意点 (3)当一定质量的物体的温度保持不变时，体积变化内能一定发生变化。 (1)当物体质量一定 时，物体所含分子数 ( n=y就一定. 例3：若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，一定质量的该气体内能 (2)当物体温度一定 的大小与气体体积和温度的关系是 时，物体内部分子的 A.如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能不变 平均动能就一定。 B.如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能减小 (3)当物体的体积不 变时，物体内部分子 C.如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能增大 间的平均距离就不 D.如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能减小 ●[规律方法] 变，分子势能也 跟踪训练3：（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是 ( ) 不变。 (4)当物体发生物态 A.相同质量的两种不同物质，升高相同的温度，内能的增量一定相同 变化时，要吸收或放 B.物体的内能改变时温度不一定改变 出热量使物体的温度 或体积发生改变，物 C.内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零 体的内能也随之变 D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 化。 素养能力提升 拓展整合·启智培优 内能与机械能的区别和联系 类别 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子的热运动 宏观物体的机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体的动能、重力势能、弹性势能 物体内大量分子的热运动和分子间的 能量存在的原因 物体做机械运动、被举高或发生形变 相互作用 物体的质量、机械运动的速度、离地高 物质的量、物体的温度、物体的体积及 影响因素 度（或相对于零势能面的高度）或弹性 物态 形变程度 是否为零 永远不可能等于零 定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 例4：（多选）下列关于内能和机械能的说法正确的是 A.机械能增大的物体，其内能一定增大 B.物体的机械能损失时，内能有可能增大 C.物体的内能损失时，机械能必然会减小 D.物体的机械能可以为0，内能不可以为0 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[4]