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

4.分子动能和分子势能 第一章 分子动理论 人教版选择性必修第三册 导入新课 Ek=mv2（动能） 运动着的篮球 无规则热运动的分子 __？__能 分子间也存在相互作用力，那么，分子间是否存在动能和势能呢？如果存在，有什么特点呢？这节课，我们就一起来学习一下有关分子动能和分子势能的知识。 我在动,也有动能噢！ 学习目标 物理观念 知道温度是分子热运动平均动能的标志。 科学思维 知道什么是分子势能，会分析分子力做功和分子势能变化的关系，分子势能与分子间距离关系。 科学探究 知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关，从微观和宏观两个层面认识内能和决定内能的因素。 科学态度 与责任 对比内能和机械能，并加以区分和利用。加深对能量守恒的理解，提升能量观念。 重点难点 重点 1.温度与分子平均动能的关系； 2.分子势能随分子间距的变化规律； 难点 1.内能和机械能的区分和利用； 1. 分子动能 2. 分子势能 3. 物体的内能 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 第4节 分子动能和分子势能 一、分子动能 第4节 分子动能和分子势能 一、分子动能 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。 物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。在热现象的研究中，研究单个分子意义不大，因为其毫无规则可言，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。 2.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。 一、分子动能 扩散的快慢受温度影响。 温度越高，分子运动越快。 想一想:如图，分别向10 ℃和70 ℃的水中滴入一滴墨水，请问: 哪杯水中墨水扩散得快? 哪杯水中分子的平均动能大? 影响分子平均动能的因素是什么? 一、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 分子平均动能仅与温度有关，与物质的种类无关，与物体所处的状态无关 物体的温度是它的分子热运动的     的唯一标志 平均动能 一、分子动能 3.温度 温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。 ①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量 ②微观含义： 温度是分子热运动的平均动能的标志 温度是分子平均动能的标志 分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关。 一、分子动能 思考1：同一温度下，不同物质分子的平均动能是否相同？不同物质分子的平均速率是否相同？ 物质分子的平均动能只由温度决定 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． 思考2：温度升高时，分子的平均动能增大，那每一个分子的动能都会增大吗？ 温度是大量分子运动的集体表现，所以不一定 思考3：物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？ 不会，物质分子的平均动能只由温度决定，并且分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关. 一、分子动能 例1.(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 AB 二、分子势能 第4节 分子动能和分子势能 二、分子势能 1.分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能。 地面上的物体，由于与地球相互作用 重力势能 发生弹性形变的弹簧，相互作用 分子间相互作用 弹性势能 分子势能 思考：分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r，它们之间存在怎样的一种关系呢？ 二、分子势能 2.分子势能与分子间距离的关系 设两个分子相距无穷远，规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力做功，分子势能的大小发生改变。 A B r0 r=无穷远 Ep=0 引力 力与运动方向相同 斥力 力与运动方向相反 （1）当r>r0时，分子间距离减小，引力做正功，分子势能减小 （2）当r＝r0时，分子势能最小 （3）当r<r0时，分子间距离减小，斥力做负功，分子势能增大 二、分子势能 r r0 F r > r0 r减小，F正功, Ep减小 无限远时分子势能EP=0 EP 当r=r0时,分子势能最小 3.分子力、分子势能与分子间距离的关系图像 当r＜r0时，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，分子势能为零。 当r＞r0时，分子势能随分子间的距离减小而减小。 当r=r0时，分子势能最小且小于零。 r < r0 r减小， F负功, Ep增大 分子力先减小，再增大，再减小。 分子势能先减小，后增大。 二、分子势能 思考 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。 注意： 不能简单理解为体积越大，分子势能越大； 体积越小，分子势能就越小。 例如：相同质量0℃的水和0℃的冰，冰的体积大，但水分子的势能大于冰分子的势能. 二、分子势能 例2．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ） A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大 BC 三、物体的内能 第4节 分子动能和分子势能 三、物体的内能 1.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。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。 2.内能的决定因素： 宏观： 物体的摩尔数 温度 体积 微观： 分子总数 分子平均动能 分子势能（分子间距） 内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义。 三、物体的内能 内能和温度的关系 温度越高 分子的无规则运动越激烈 分子的动能越大 组成物体的所有分子的动能总和增加 物体的内能也就增加 三、物体的内能 思考与讨论：物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同时，还共同参与水平面上的运动。当足球静止再地面上时，其中的气体分子是否具有能量呢？ 组成物体的分子热运动的动能是内能的一部分，物体整体运动的动能时机械能的一部分。两者没有内在的必然联系。 但一定条件下可以相互转换，例如摩擦生热。 三、物体的内能 3.物体的内能跟机械能的区别与联系 内能 机械能 对应的运动形式 常见的能量形式 影响因素 大小 联系 物质的量、物体的 温度和体积及物态 永远不等于零 微观分子热运动 分子动能、分子势能 一般的物体具有内能还会具有机械能，两者没有内在的必然联系。但一定条件下可以相互转换，例如摩擦生热。 一定条件下可以等于零 物体的机械运动的速度、相对于零势能面的高度或弹性形变量 物体动能、重力势能或弹性势能 宏观物体机械运动 三、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 4.温度、内能和热量的区别 三、物体的内能 例3.下列说法中正确的是（ ） A．温度低的物体内能小 B．温度低的物体分子运动的平均速率小 C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大 D．物体体积改变，内能可能不变 D 四、课堂总结 第4节 分子动能和分子势能 四、课堂总结 决定分子势能的因素 分子势能 分子的平均动能由温度决定 分子动能和分子势能 分子动能 分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的 物体的内能 宏观：物体的体积有关 分子热运动的平均动能 分子势能与分子间距离的关系 物体中所有分子的总和 微观：跟分子间距离r有关 决定物体内能的因素 内能和机械能的区别 分子动能 分子势能 体积 分子总数 温度 物质的量 五、练习与应用 第4节 分子动能和分子势能 五、练习与应用 1.关于物体的内能，以下说法正确的是(　　) A．一架飞机以某一速度在空中飞行，由于组成飞机的所有分子都具有这一速度，所以分子具有动能，又由于所有分子都在高处，所有分子具有势能，所以上述分子的动能与势能的总和就是物体的内能 B．当物体的机械能为零时，其内能一定不为零 C．温度是物体内能的标志 D．内能指某个分子的动能和势能之和 B 五、练习与应用 2.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 C 五、练习与应用 3.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.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大 C.甲、乙两物体接触时有热量从物体甲传到物体乙,这说明物体甲的内能大于物体乙的内能 D.甲、乙两物体的温度相同时,甲、乙两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能 不同 D 五、练习与应用 4.(多选)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P点(x=x2)时,其动能为E0 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,处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为x≥x1 AD 五、练习与应用 5.(多选)每年的立春时节，大地开始复苏，地上的雪开始慢慢融化成水，在太阳的照射下再逐渐蒸发成水蒸气。下列说法正确的是（　　） A．雪融化成水的过程中，水分子的平均动能增大 B．一定质量的雪融化成水的过程中，其内能增大 C．水蒸发成水蒸气的过程中，水分子的势能不变 D．水蒸发成同质量的水蒸气的过程中，吸收的热量大于内能的增量 BD Lavf59.6.100 $