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

——博学省己 知明笃行 —— 第1章分子动理论 第4课 分子动能和分子势能 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 2.了解分子势能，了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系 3.知道物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关 4.了解内能和机械能的区别 学习目标 复习与回顾 当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力 当r ≈10-10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0 当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力 分子势能与分子间距离的关系 复习与回顾 (1)扩散现象说明了什么？ (2)扩散现象的快慢与温度有何关系？ 复习与思考 (1)布朗运动说明了什么？ (2)布朗运动的成因是否说明周围液体分子也具有动能？ 复习与思考 (1)不同温度下分子速率分布图像说明了什么？ (2)同一温度下的气体分子的速率分布说明了什么？ 复习与思考 (1)通过以上三方面的复习，温度对分子热运动有何影响？ (2)研究分子热运动时，研究每一个分子的动能是否有意义？ 思考与讨论 (1)温度是分子热运动剧烈程度的标志； (2)每一个分子都具有动能，但都各不相同； (3)在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。 结论 1.分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。 2.分子平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。 分子动能 温度越高，分子的无规则热运动越剧烈 温度是分子热运动剧烈程度的标志 一种物质温度升高时分子热运动的平均动能增加 温度是分子热运动平均动能的标志 （1）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也不一定相同。 （2）温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。 分子动能 提醒 （3）温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。 （4）分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关，物体做高速运动时，物质分子的平均动能不一定高，分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关。 分子动能 所有分子热运动的动能总和 等于分子的平均动能与分子数的乘积。 与分子的总个数和平均动能有关 与 物质的量和温度有关 微观上看： 宏观上看： 分子总动能 物体内分子总动能： 温度 分子数 判一判 【判断题】 1）某物体的温度是00C，说明物体中分子的平均动能为零。 错。分子永不停息的运动，不管温度多低，分子动能永远不可能为零。 2）物体的动能越大，物体内分子的平均动能越大。 错。物体的动能是宏观的机械运动的一种能量,Ek=mv2/2，即由物体的速度与质量决定。分子的平均动能是微观的，仅由物体的温度决定。 3）温度越高的物体，物体内每个分子的动能都大。 错。温度高的物体内部也存在着动能很小的分子。只能说温度越高，分子平均动能越大。 4）物质种类不同的物体，如果温度相同，它们的平均动能相同，因而它们分子的平均速率也相同。 错。它们的平均动能相同，但由于它们的分子质量不同，所以分子的平均速率不同。 地面上的物体,由于与地球相互作用 重力势能 电荷在电场中具有的能量, 相互作用 电势能 你是否可以尝试定义一下什么是分子势能？ 思考与讨论 相对位置所决定的能. 做功与路径无关 分子势能：分子间存在着相互作用力，分子间的作用力所做的功与路径无关，由它们的相对位置所决定的能.。 新课讲授 分子势能与分子力做功的关系？ 分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加。 换句话说，功是能量转化的量度分子力做功对应分子势能的变化. 分子势能 (1)当r>r0时，分子力表现为什么力？ (2)当r<r0时，分子力表现为什么力？ (3)设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。分子力做什么功？分子势能如何变化？ 思考与讨论 （1）r＞r0时，当两分子间距离逐渐减小到r0过程中， ①分子力对分子做正功还是负功？ ②分子势能如何变化？ 正功 分子势能减小 分子势能分析 （2）r＜r0时，当两分子间距离由r0逐渐减小过程中， ①分子力对分子做正功还是负功？ ②分子势能如何变化？ 负功 分子势能增加 分子势能分析 （3）分子势能最小的位置 ①当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小，但不为零 ②一般选取两分子间距离很大（ r＞10r0 ）时，分子势能为零． 分子势能与两分子之间的距离关系图 分子势能分析 （4）注意：若取 r0处为零势能点，则其它位置的分子势能都大于0. 当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。 当r ≈10-10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0 当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。 分子势能与分子间距离的关系 分子势能分析 r r0 （F） 10r0 v F引 F斥 v r减小，Ep增大 无限远时分子势能EP=0 EP 当r=r0时,分子势能最小且小于零. 向上平移即可，势能改变是绝对的。 r增大，Ep增大 分子势能分析 决定分子势能的因素是什么呢？ ①从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。 ②从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。 思考与讨论 物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。也叫做物体的热力学能。 任何物体都具有内能。 都有内能 物体的内能 一切物体都是由分子组成 所有分子都在永不停息地做无规则热运动 分子存在相互作用力 结合影响分子动能和分子势能的因素，决定物体内能的因素？ ①从微观上看：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离。 ②从宏观上看：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度、体积。 改变内能方式：改变温度和体积。 物体的内能 物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？ 物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零 物体的内能 内能和机械能的区别和联系   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 物体的内能 项目 分子动理论观点 表达方式 存在形式 关系 温度 物体分子热运动平均动能的标志 只能说升高、降低、是多少；不能说传递转移 状态量 ①温度不变，内能不一定不変 ②内能增加，不一定升温 ③内能减小，不一定降温。 ④内能增加，不一定吸热 内能 所有分子，其分子动能和分子势能的和 具有；含有 状态量 热量 在热传递过程中能量转移的数量 不能说具有，含有、所含多少能量。要说吸收，放出多少能量 过程量 温度内能热量的区别 内能 机械能 对应的运动形式 与热运动对应 与机械运动对应 常见的能量形式 分子动能与分子势能 动能、重力势能、弹性势能 影响因素 温度、质量、体积 质量、速度、高度、形变量 联系 内能和机械能的物理本质是一样的。机械能是宏观的物体运动，内能是组成物体的微粒(原子)的运动的总和。 内能和机械能的比较 分子动能 分子势能 内能 定义 分子无规则运动的动能 分子间有作用力，由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 影 响 因 素 微观 分子热运动的剧烈程度 分子距离 分子热运动剧烈程度 分子距离 分子个数 宏观 温度 体积 温度 体积 质量 分子动能、势能及内能的比较 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 Lavf58.12.100 $