第1章 第4节 分子动能和分子势能（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

第4节　分子动能和分子势能(强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 了解分子动能、分子势能和内能。 1.知道分子动能和分子热运动的平均动能的概念,了解温度是分子热运动平均动能的标志,了解分子势能的概念,知道分子势能与分子间的距离的关系,知道物体的内能。 2.理解分子势能与分子间的作用力做功的关系,理解物体的内能跟哪些宏观量有关。 3.体会分析分子势能与分子间距离的关系的过程。 逐点清(一)　分子动能 [多维度理解] 1.分子动能:由于分子不停地做无规则运动而具有的能量。 2.分子的平均动能 (1)定义:所有分子热运动动能的平均值。 (2)决定因素:物体的温度是分子热运动的平均动能的标志。 (3)理解: ①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计意义。 ②温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大。 ③同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,它们的分子的平均速率一般不相同。 3.温度的意义 (1)宏观:描述物体的冷热程度。 (2)微观:分子热运动的平均动能的标志。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)某物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零。 (×) (2)温度升高时,物体内每个分子的动能都增加。 (×) (3)温度升高时,物体内分子的平均动能增加。 (√) 2.(多选)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相同 B.分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能 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 解析:选AB　温度相同,物体分子的平均动能相同,故A正确;分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能,B正确;物体温度是对大量分子而言的,对于10个分子无意义,C错误;温度低的物体分子的平均运动速率小(相同物质),但具体到每一个分子的运动速率是不确定的,不一定小于温度高的物体中每一个分子的运动速率,D错误。 3.(多选)当氢气和氧气温度相同时,下列说法中正确的是 (　　) A.两种气体分子的平均动能相同 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 解析:选AB　温度是分子平均动能的标志,温度相同,两种气体分子的平均动能相同,氢气的分子质量小于氧气的分子质量,由Ek=mv2可知,氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率,故A、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C错误。 逐点清(二)　分子势能 [多维度理解] 1.分子间的作用力做功的特点:分子间的作用力做功与路径无关。 2.分子势能:由分子间的相对位置决定的能。 3.分子势能与分子间距离的关系 规定两分子相距无穷远时,分子势能为0。 (1)r>r0时,分子间的作用力表现为引力,r减小,分子间的作用力做正功,分子势能减小。 (2)r=r0时,分子间的作用力为0,分子势能最小。 (3)r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,r减小,分子间的作用力做负功,分子势能增大。 4.分子势能的决定因素 (1)宏观上:分子势能的大小与物体的体积有关。 (2)微观上:分子势能的大小与分子之间的距离有关。 　　[典例]　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 　　[解析]　在r>r0阶段,分子间的作用力表现为引力,相互接近过程中,F做正功,分子动能增大,分子势能减小,所以A错误;在r<r0阶段,分子间的作用力表现为斥力,相互接近过程中,F做负功,分子动能减小,分子势能增大;在r=r0时,分子势能最小,且一定小于0,动能最大,所以B正确,C、D错误。 [答案]　B [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)两分子间距为r0时分子势能最小。 (√) (2)分子势能随分子间距的增大而减小。 (×) (3)分子势能可以为正值、负值、零。 (√) 2.如图为两分子靠近过程中的示意图,r0为分子间平衡距离,下列关于分子间的作用力和分子势能的说法正确的是 (　　) A.分子间距离大于r0时,分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处的过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离在小于r0且减小时,分子势能在减小 解析:选C　分子间距离大于r0时,分子间表现为引力,故A错误;分子从无限远靠近到距离r0处的过程中,分子间的作用力做正功,分子势能减小,则在r0处分子势能最小,故B错误,C正确;分子间距离在小于r0且减小时,分子间表现为斥力,分子间的作用力做负功,分子势能增大,故D错误。 3.(2025·山东高考)分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示,若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零,则 (　　) A.只有r大于r0时,Ep为正 B.只有r小于r0时,Ep为正 C.当r不等于r0时,Ep为正 D.当r不等于r0时,Ep为负 解析:选C　规定两个分子间距离r等于r0时分子势能为零,由题图可知,从r0处随着分子间距离的增大,分子间的作用力表现为引力,分子间的作用力做负功,故分子势能增大;从r0处随着分子间距离的减小,分子间的作用力表现为斥力,分子间的作用力做负功,分子势能增大;故可知当r不等于r0时,Ep为正,故C正确,A、B、D错误。 逐点清(三)　物体的内能 [多维度理解] 1.内能定义:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 2.内能普遍性:组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动,所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、温度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、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。 4.内能和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0 一定条件下可以等于0 联系 在一定条件下可以相互转化 [全方位练明] 1.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 解析:选B　物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素共同决定,温度高的物体其内能不一定大,故A、D错误;由于分子一直在做无规则运动,因此,任何物体的内能不可能为0,故B正确;内能是物体内所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,内能相同的物体,它们的分子的平均动能不一定相同,故C错误。 2.(2025·甘肃天水高二阶段练习)(多选)下列关于内能和机械能的说法正确的是 (　　) A.内能和机械能各自包含动能和势能,因此它们在本质上是一样的 B.静止物体的内能为零 C.一个物体的机械能为零时,它的内能一定不为零 D.物体的机械能变化时,它的内能可以保持不变 解析:选CD　机械能是物体动能与势能的总和,与物体的位置、运动有关,内能与物体的温度有关,与物体的运动状态无关,二者在本质上不同,故A错误;物体的机械能可以是0,但是分子的无规则运动是永不停息的,任何物体的内能不可能为零,故B错误,C正确;物体的内能与温度有关,与其本身的机械能无关,因此物体的机械能变化时,它的内能可以保持不变,故D正确。 3.(2025·重庆沙坪坝高二期中)有关内能及分子的动能、势能,下列说法正确的是 (　　) A.静止的物体不具有分子动能 B.物体体积增大,则分子势能一定增大 C.50 ℃的水的内能不一定大于20 ℃的水的内能 D.质量相等的0 ℃的水和0 ℃的冰,分子势能相等 解析:选C　静止的物体不具有动能,但其内部的分子在永不停息地做无规则运动,所以具有分子动能,故A错误;由于未知物体分子原来的状态,物体体积增大,分子间的作用力可能做正功也可能做负功,所以分子势能不一定增大,故B错误;由于水的质量未知,所以50 ℃的水的内能不一定大于20 ℃的水的内能,故C正确;一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰,体积增大且需要放出能量,所以质量相等的0 ℃的水和0 ℃的冰,分子平均动能相等,分子势能不相等,水的分子势能更大,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $