第1章 4.分子动能和分子势能（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦分子动能、分子势能及内能核心知识点，以温度为分子平均动能标志为起点，通过伽利略温度计情境引入分子动能，结合弹簧模型分析分子力做功与势能变化的关系，最终整合分子动能与势能形成内能概念，构建微观到宏观的知识支架。 该资料以情境问题驱动科学探究，如用弹簧模型帮助理解分子势能变化，易错辨析与例题培养科学思维，表格对比强化能量观念。课中助力教师引导学生建立微观模型，课后通过练习题与小结帮助学生查漏补缺，提升知识应用能力。

4.分子动能和分子势能 学习目标 1.理解分子动能，知道温度是分子平均动能的标志。 2.明确分子势能与分子间距离的关系，掌握分子势能曲线，能从分子力做功的角度分析分子势能的变化。 3.理解内能的概念及其决定因素，明确内能和机械能的区别。 知识点一　分子动能 情境：如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的。 问题：（1）当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？为什么？ （2）外界温度升高，封闭的这部分气体的分子平均速率会如何变化？ 1.分子动能：由于分子　　　　　　　　　　而具有的能量。 2.平均动能：所有分子动能的　　　　。 3.温度的微观含义：温度是分子热运动的　　　　　的标志。 【易错辨析】 　（1）物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。（　　） （2）研究分子动能主要关心大量分子的平均动能，研究单个分子的动能没有意义。（　　） （3）虽然温度是反映分子无规则运动剧烈程度的物理量，具有统计意义，但对单个分子也可以讲温度。（　　） 1.温度的物理含义 （1）宏观上：温度表示物体的冷热程度。 （2）微观上：温度是物体分子平均动能的标志。 （3）温度是一个“统计”概念，它仅对物体，即对大量的分子有意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，故“分子的温度”这种说法是不对的。 （4）温度与物体的宏观运动状态无关。 2.分子的平均动能 只要温度相同，一切物体分子的平均动能就一定相同。与物质种类、质量、压强、体积无关。 3.物体内分子的总动能 物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。 【例1】　（温度与分子动能）关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是（　　） A.某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B.温度是物体分子热运动平均动能的标志 C.温度较高的物体，其所有分子的动能都较大 D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例2】　（分子平均动能）〔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 知识点二　分子势能 　情境：如图所示，拉伸或压缩弹簧。 问题：弹簧具有弹性势能，拉伸或压缩弹簧时，弹簧弹性势能是怎样变化的？有什么力做功？什么时候弹性势能最小？ 1.分子间的作用力所做的功与路径　　　　，分子组成的系统具有分子　　　　。 2.分子势能与分子间距离的关系 （1）当r＞r0时，分子间作用力表现为　　　，若r增大，需克服引力做功，分子势能　　　　。 （2）当r＜r0时，分子间作用力表现为　　　，若r减小，需克服斥力做功，分子势能　　　　。 （3）当r＝r0时，分子势能　　　　。 3.决定因素 （1）微观上：分子势能的大小与分子之间的　　　　有关。 （2）宏观上：分子势能的大小与物体的　　　　有关。 【易错辨析】 （1）r＝r0时，分子势能最小，一定为零。（　　） （2）分子势能有正负号说明它是矢量。（　　） （3）一般取无穷远处分子势能为零。（　　） 1.分子势能 分子势能的特点：由分子间相对位置决定的能量，随分子间距离的变化而变化，分子势能是标量，分子势能的正负号表示大小。 2.分子间作用力做功与分子势能的关系 分子间作用力做正功，分子势能减少，分子间作用力做了多少正功，分子势能就减少多少；分子间作用力做负功，分子势能增加，克服分子间作用力做了多少功，分子势能就增加多少。 3.分子势能曲线（如图所示） （1）当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零。若规定无限远处分子势能为零，则r＝r0处分子势能为负值。 （2）当r＞r0时，随着r的增大，分子势能增大。 （3）当r＜r0时，随着r的减小，分子势能增大。 【例3】　（分子势能曲线）（2025·宁波市余姚中学高二月考）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为－E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　） A.乙分子在Q点（x＝x1）时，处于平衡状态 B.乙分子在P点（x＝x2）时，加速度最大 C.乙分子在Q点（x＝x1）时，其动能为E0 D.乙分子的运动范围为x≥x1 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　） A.分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 知识点三　物体的内能 1.物体的内能：物体中　　　　　　的热运动　　　　与　　　　　的总和。任何物体都具有内能。 2.相关因素 （1）分子热运动的平均动能与　　　　有关。 （2）分子势能与物体的　　　　有关。 故物体的内能与　　 　　、　　 　　有关（还和物质的量及物态有关）。 【易错辨析】 　（1）空矿泉水瓶拧紧瓶盖放入冰箱，经过一段时间瓶子变瘪内能减少 （不计分子势能）。（　　） （2）物体的机械能可以为零，内能也可以为零。（　　） （3）物体的机械能和内能不能相互转化。（　　） 【例4】　（内能的理解）关于内能，下列说法正确的是（　　） A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等 C.内能不同的物体，它们的分子热运动的平均动能可能相同 D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 方法技巧 内能与机械能的区别和联系 项目 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、重力势能或弹性势能 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 影响因素 物体的温度、体积（另外还有物质的量及物态） 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）或弹性形变量 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 　〔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，内能却可能增加 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零，内能不可以为零 1.（分子动能）对温度不同的物体而言，下列说法中正确的是（　　） A.高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大 B.高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能 C.高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大 D.高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率 2.（分子力与分子势能）甲、乙两图分别表示两个分子之间的分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法正确的是（　　） A.当分子间距离为r0时，分子间作用力和分子势能均最小且为零 B.当分子间距离r＞r0时，分子间作用力随分子间距离的增大而增大 C.当分子间距离r＞r0时，分子势能随分子间距离的增大而减小 D.当分子间距离r＜r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都增加 3.关于分子力、分子动能、势能，下列说法正确的是（　　） A.在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大 B.在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大 C.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，说明所有分子的速率都增大 D.只要分子之间的距离在减小，分子势能就在减小 4.（物体的内能）下列关于温度、内能和热量的说法正确的是（　　） A.物体的温度越高，所含热量越多 B.物体的内能越大，所含热量越多 C.物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大 D.物体的温度不变，其内能也不变 5.（物体的内能）（2025·宁波市北仑区月考）下列说法正确的是（　　） A.气体的内能是分子间的势能之和 B.气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变 C.物体机械能变化时，内能也随之变化 D.一定质量的气体，在体积不变时，分子每秒对器壁的平均碰撞次数随着温度降低而减小 课堂小结 提示：完成课后作业　第一章　4. 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.分子动能和分子势能 知识点一　 情境导入 　提示：（1）不是，由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低。 （2）由气体分子速率分布曲线可知，外界温度升高，封闭气体的分子平均速率会增大。 新知导读 1.不停地做无规则运动　2.平均值　3.平均动能 易错辨析 （1）×　（2）√　（3）× 知识点二　 情境导入 　提示：拉伸或压缩弹簧时，弹簧弹性势能是增加的，需要外力克服弹簧弹力做功。弹簧没有形变时，弹力为零，弹性势能最小。 新知导读 1.无关　势能　2.（1）引力　增大　（2）斥力　增大　 （3）最小　3.（1）距离　（2）体积 易错辨析 （1）×　（2）×　（3）√ 知识点三　 新知导读 1.所有分子　动能　分子势能　2.（1）温度　（2）体积　温度　体积 易错辨析 （1） √　（2）×　（3）× 4.分子动能和分子势能 知识点一　 【例1】　B　某物体的温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动，A错误；温度是物体分子热运动的平均动能的标志，B正确；温度较高的物体分子的平均动能大，并不是所有分子动能都大，也有部分动能较小的分子，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定越高，D错误。 【例2】　AB　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，由Ek= mv2可知，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。 知识点二　 【例3】　D　乙分子在Q点（x=x1）时，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，不为0，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故A错误；由图像可知，乙分子在P点（x=x2）时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故B错误；两分子具有的总能量为零，当乙分子运动至Q点（x=x1）时，其分子势能为零，则其分子动能也为零，分子动能最小，间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为x≥x1，故C错误，D正确。 即学即练 　C　分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，故选C。 知识点三　 【例4】　C　铁块熔化成同温度的铁水，分子动能不变，分子势能增大，内能增大，故A错误；物体的内能与物质的量、温度、体积有关，质量、温度、体积都相等的物体其物质的量不一定相等，所以，内能不一定相等，故B错误；内能不同的物体，其温度可能相同，它们的分子热运动的平均动能可能相同，故C正确；一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木块的所有分子的分子势能不变，故D错误。 即学即练 　BD　内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的。物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子永不停息地做无规则运动，内能不可以为零，物体的机械能可以为零，故D正确。 【随堂演练】 1.A　温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物体分子的质量不同；讨论单个分子的速率、动能是没有意义的。故选A。 2.D　当分子间距离为r0时，分子间作用力为0，分子势能最小但不为0，所以A错误；当分子间距离r＞r0时，由图像可知随分子间距离的增大，分子间作用力先增大后减小，所以B错误；当分子间距离r＞r0时，分子间作用力表现为引力，分子间距离增大时，分子引力做负功，则分子势能随分子间距离的增大而增大，所以C错误；当分子间距离r＜r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子间作用力越来越大，分子斥力做负功，则分子势能增加，所以D正确。 3.A　在使两个分子间的距离由很远减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，故A正确，B错误；温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，说明分子的平均速率增大，但不是所有分子的速率都增大，故C错误；分子势能的增减取决于分子间作用力做的功，分子之间的距离在减小，分子间作用力不一定总是做正功，所以分子势能不一定总是减小，故D错误。 4.C　物体的内能是一个状态量，而热量是一个过程量，物体之间只发生热传递时内能的改变量等于热量，故选项A、B均错误；温度越高，分子的平均动能越大，选项C正确；物体的内能由物质的量、温度、体积等因素共同决定，温度不变时，内能可能改变，故选项D错误。 5.D　气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和，故A错误；气体的温度变化时，其分子平均动能变化，但分子势能与温度无关，故B错误；内能与机械能是不同概念，一个物体内能的多少与它的机械能多少无关，物体机械能变化时，内能不一定变化，故C错误；一定质量的气体，在体积不变时，分子数密度一定，故分子每秒对器壁的平均碰撞次数随着平均动能降低而减小，温度是平均动能的标志，故分子每秒对器壁的平均碰撞次数随着温度降低而减小，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $