1.4 分子动能和分子势能 导学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案聚焦分子动能、分子势能及物体内能，通过情境设问类比机械运动的机械能，引导学生从宏观能量过渡到微观分子热运动能量，搭建前后知识的学习支架，助力理解温度与分子平均动能的关系、分子势能随距离的变化及内能的决定因素。 资料设计包含自主预习填空、课堂探究情境设问与分子势能图像绘制活动，结合典型例题和素养专练，注重科学探究中的问题引导与证据分析，通过模型建构深化科学思维，帮助学生形成能量观念，提升对微观概念的理解与应用能力。

第4节　分子动能和分子势能 学习目标 1.知道分子的动能,知道物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志。 2.知道分子的势能,理解分子势能大小随分子间距离变化。 3.知道什么是物体的内能,物体的内能与哪些宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。 自主预习 (一)分子动能 1.分子动能:由于分子在做永不停息的　　　　而具有的能量。  2.分子热运动的平均动能:所有分子热运动动能的　　　　。  3.　　　　是物体分子热运动平均动能的标志。  (二)分子势能 1.分子势能:由分子间的　　 　　决定的能。  2.决定因素 (1)宏观上:分子势能的大小与物体的　　　 　有关。  (2)微观上:分子势能与分子之间的　　　 　有关。  (三)物体的内能 1.内能:物体中所有　　　　　　　与　　　　的总和。  2.普遍性:组成任何物体的分子都在做无规则的　　　　,所以任何物体都具有内能。  3.相关因素 (1)物体所含的分子总数由物质的量决定。 (2)分子热运动的平均动能由　　 　　决定。  (3)分子势能与物体的　　 　　有关。  故物体的内能由　　　　、　　　　、　　　　共同决定,同时受物态变化的影响。  课堂探究 [情境设问]我们知道做机械运动的物体具有机械能,热现象发生过程中,也有相应的能量变化。另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的。那么热运动的能量与大量分子的无规则运动有什么关系呢? (一)分子动能 [情境设问]1.观察演示实验,类比“运动的物体具有动能”这一思想,气体分子由于热运动而具有的这种能是什么能? [情境设问]2.由于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没有意义的,应该怎么处理? [情境设问]3.观察视频,哪杯水中墨水扩散得快?分子热运动快慢与温度有什么关系? 结论: 1.定义:组成物体的分子由于　　 　　而具有的能叫作分子动能。  2.平均动能:物体里所有分子动能的　　 　　叫作分子热运动的平均动能。  3.温度:温度是物体分子热运动的　　　 　的标志。  (二)分子势能 [情境设问]1.类比重力势能和弹性势能,分子间也具有由它们的相对位置而决定的一种能,这种能应该叫什么? [情境设问]2.重力势能与弹性势能都跟位置(距离)有关,那么分子势能与分子间距离有什么关系呢? 结论: 4.分子间存在着相互作用力,可以证明分子间的作用力所做的功与　　　 　无关,分子组成的系统具有　　 　　。  5.分子间作用力和分子势能与分子间距离的关系 (1)当r≈　　　 　m时,分子间的作用力的合力为零,此距离为r0。  (2)当r<r0时,分子间的作用力表现为　　　　,要减小分子间的距离必须　　 　　做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而　　 　　。  (3)当r>r0时,分子间的作用力表现为　　　　,要增大分子间的距离必须　　　　做功,因此,分子势能随分子间的距离增大而　　 　　。  [思考与讨论] 设两分子相距无穷远,分子势能为0,画出分子势能与分子距离之间的关系。 (三)物体的内能 [情境设问]1.结合机械能的定义——物体的动能和重力势能之和叫作机械能,那分子动能和分子势能的总和叫什么?和什么因素有关? [情境设问]2.静止的车厢内装有氧气瓶,当汽车以60 km/h的速度行驶时,氧气瓶内氧气的内能是否增加?物体的机械能和内能有什么相同和不同之处? 结论: 6.物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,叫作物体的　　 　　。  7.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　　　　、　　　　和　　　　三个因素决定。  (2)从微观上看:物体内能的大小由　　　　　　　　　,　　　　　　　　　和　　　 　　　　　　三个因素决定。  8.内能和机械能的区别 物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化,因此其　　　　不一定变化,组成物体的分子在做永不停息的无规则运动,因此物体的内能 　　　　(选填“可能”或“不可能”)为零。  典型例题 【例题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分子平均速率大,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.甲气体的每个分子都比乙气体每个分子运动得快　　　　　　　　　　　　　　 【例题2】有甲、乙两个分子,甲分子固定不动,乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近,直到不能再靠近为止,在这整个过程中,分子势能的变化情况是(　　) A.不断增大 B.不断减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 【例题3】下列表述正确的是(　　) A.分子的动能与分子的势能之和,叫作这个分子的内能 B.物体的内能由物体的动能和势能决定 C.物体做加速运动时,其内能也一定增大 D.物体的动能减小时,其温度可能升高 素养专练 1.(多选)下列有关温度与分子动能、物体内能的说法正确的是(　　) A.温度升高,每个分子的动能一定都变大 B.温度升高,分子的平均速率一定变大 C.温度升高,分子的平均动能一定变大 D.温度降低,物体的内能必然变小 2.分子间距增大时,分子势能将(　　)　　　　　　　　　　　　　　 A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定 3.下列关于物体内能的说法正确的是(　　) A.0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大 B.物体运动的速度越大,则内能越大 C.水分子的内能比冰分子的内能大 D.100 g 0 ℃的冰比100 g 0 ℃的水的内能小 4.(多选)一辆运输瓶装氧气的货车,由于某种原因,司机紧急刹车,最后停下来,下列说法不正确的是(　　) A.汽车机械能减小,氧气内能增加 B.汽车机械能减小,氧气内能减小 C.汽车机械能减小,氧气内能不变 D.汽车机械能减小,汽车(轮胎)内能增加 5.下列说法正确的是(　　) A.分子的动能与分子的势能的和叫作这个分子的内能 B.物体内分子势能由物体的温度和体积决定 C.物体的速度增大时,物体的内能增大 D.物体的动能减小时,物体的温度可能增加 6.(多选)氢气和氧气的质量、温度都相同,在不计分子势能的情况下,下列说法正确的是(　　) A.氧气的内能较大 B.氢气的内能较大 C.两者的内能相等 D.氢气分子的平均速率较大 7.关于分子动能,下列说法正确的是(　　) A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零 B.物体温度升高时,每个分子的动能都增大 C.物体温度升高时,分子的平均动能增大 D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高 8.关于机械能和内能,下列说法正确的是(　　) A.机械能大的物体,其内能一定很大 B.物体的机械能损失时,内能却可以增大 C.物体的内能损失时,机械能必然减小 D.物体的内能可以为零,机械能不可以为零 9.关于物体的内能,下列说法正确的是(　　) A.物体内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和 B.物体的机械能越大,其内能一定越大 C.气体的体积增大,内能一定增大 D.物体的内能增大,温度一定升高 10.关于分子动能、物体内能,下列说法正确的是(　　) A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变 参考答案 · 自主预习 (一)1.无规则运动　2.平均值　3.温度 (二)1.相对位置　2.(1)体积　(2)距离 (三)1.分子的热运动动能　分子势能　2.热运动　3.(2)温度　(3)体积　物质的量　温度　体积 · 课堂探究 (一)1.热运动　2.平均值　3.平均动能 (二)4.路径　分子势能　5.(1)10-10　(2)斥力　克服斥力　增大　(3)引力　克服引力　增大 [思考与讨论] 6.内能　7.(1)物质的量　温度　体积　(2)组成物体的分子总数　分子热运动的平均动能　分子间的距离 8.内能　不可能 · 例题与变式 【例题1】 例题解答: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。 答案:C 【例题2】 例题解答:乙分子从无穷远处逐渐向甲靠近的过程中,先受引力作用做加速运动,分子间作用力做正功,分子势能减小,一直到r0处,然后乙分子受斥力作用做减速运动,分子间作用力做负功,分子势能增大。 答案:D 【例题3】 例题解答:内能是对大量分子来讲的,单个分子无内能可言,A项错误;物体的内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和,由物体的温度、体积决定,与整个物体宏观机械运动的动能和势能无关,物体做加速运动时,其动能增大,但内能不一定增大,B、C项错误;当物体运动的动能减小时,其温度可能升高,如物体在粗糙的水平面上滑行,因摩擦生热,动能减小,温度升高,D项正确。 答案:D · 素养专练 1.BC　2.D　3.D　4.AB　5.D　6.BD　7.C　8.B　9.A　10.A 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $