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

完成一个小目标，需要一个大智慧！ 授课教师：李长青 1.4 分子动能和分子势能 学习目标 人教版(2019)选必修 第三册 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志； 2.知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间的距离有关； 3.知道什么是物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关； 4.能够区分内能和机械能。 1 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 温度与分子平均动能的关系。 分子势能随分子间距的变化规律 分子势能与分子间作用力、间距的关联推导 重点难点 复习回顾 观察下列实验情境，回顾分子动理论的基本内容 物体是由大量分子 组成的 分子在做 永不停息的无规则运动 分子间存在着 相互作用力 3 新课导入 本节任务 从能量角度运用统计思想 认识热运动 类比法+分子动理论 G 学习任务一： 分子动能 自主探究：课本P14“分子动能”一节（2分钟）思考下列问题： ●什么叫分子动能？ ●什么叫分子热运动的平均动能？ ●分子热运动平均动能与温度有什么关系？ ●温度的微观含义是什么？ 动能 物体由于运动具有的能量叫做动能。 分子在做永不停息的无规则运动 分子具有动能 分子动能 （每个分子都具有动能） 总结： 分析： 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。 1.分子动能 组成物体的分子由于热运动而具有的能量叫做分子动能 所有分子动能的平均值（分子平均动能） 单个分子的运动规律 无价值 重点关注 分子平均动能 思考： 分子平均动能大小的影响因素？ （从宏观上看） 温度 分子平均动能 温度越高，分子的热运动越剧烈。 温度对分子平均动能的影响？ （注意：并非每一个分子动能都增加） 分子热运动的平均动能增加 分子平均动能 温度是分子热运动平均动能的 唯一标志 （温度的微观定义） 温度对分子平均动能的影响？ （注意：温度只决定平均动能； 并非平均速率） T 0 T ，则 宏观含义： 温度表示物体的冷热程度。 学习任务评价一 【例1】关于分子动能，正确的说法是 (　 　) A.某种物体的温度是0℃，说明物体中分子热运动的平均动能为零 B.物体温度升高时，所有分子的动能都增大 C.1g 10℃氢气，分子热运动的平均动能一定比10kg 0℃铁块的大 D.物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大 C ●温度是分子热运动平均动能的“标志”或者说“量度”，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系。 ●同一温度下，不同物质分子热运动的平均动能相同，但分子的平均速率不一定相同，平均速率还与分子质量有关。 总结：理解分子动能的两要点 学习任务二： 分子势能 问题情境 分子热运动时还具有什么能量？ 类比 两个 分子 两个 电荷 增加的动能从何而来？ 电势能减小—— 动能增加 减小—— 动能增加 分子势能 二、分子势能 分子间存在着相互作用力，分子间凭借相对位置所决定的能量叫分子势能。 ●分子力做功与分子势能有什么关系？ 自主探究：阅读课本P15“分子势能部分”（2分钟），回答下列问题: ●何处分子势能最小？ ●取r→∞时分子势能为0，请在下图中画出EP—r关系图像 分子势能 分子势能的变化？分子势能大小？ 物体 受重力 下落时 重力做功 重力势能 变化 电荷 受电场力 电荷运动时电场力做功 电势能 变化 物体 受弹力 物体运动时弹力做功 弹性势能 变化 分析 分子间作用力 分子间作用力做功 分子势能变化 力做正功势能减小，做负功势能增加 分子势能 规定：无穷远处势能为0 分子势能的变化？分子势能大小？ 斥力 引力 处分子势能最小 3.分子势能的决定因素 ●宏观上： ●微观上： 分子间的距离 物体的体积 思考：决定分子势能的因素有哪些？（分别从宏观和微观上阐述） 判断：下列说法是否正确？ 物体体积越大，分子势能越大 物体体积越小，分子势能就越小 r EP r0 o   注意：体积变化，分子势能可能变大，也可能变小。 半定量分析分子力做功情况 分子作用力曲线与r 轴之间所围面积等于分子力所做的功。 分子力做正功，分子势能减少； 分子力做负功，分子势能增加； 分子间距r0时， 分子力f=0、 分子势能Ep最小； ⑵r=r0时，Ep最小 设想分子A固定，分子B从无穷远处向A靠近。 F r F o r0 v F B r0 ∞ A 规定分子B在Ep∞=0，则EP—r关系如图（红色曲线）。 EP EP EP ⑴r>r0，r , 正功，Ep ⑶r<r0，r , 负功，Ep 总结：分子间距离以r0为起点，则r不论减小还是增大，分子势能都增大。 分析： v 学习任务评价二 【例2】如图，甲分子固定在坐标原点0，乙分子位于r轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d 为r 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 1.拐点意义的不同。 分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0； 分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0。 2.把图像上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题。 r EP/F r0 o 总结：分子势能图像分析 从图象可知，当r=r0时，分子势能最小，但并不是为0，因为零势点的选取是任意的，一般取无穷远处为零势点，这样最小势能为负值。 学习任务三： 内能 1.定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。 （注意：任何物体都具有内能） U=∑Eki+∑Epi 分子总动能： 分子个数×分子平均动能 思考：内能的大小与哪些因素有关呢？ 内能 思考：内能的决定因素？ 内能 思考讨论：有人说：“当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，这就导致物体的内能增大，我们举起物体所做的功，就等于物体内能的增加量。”对吗?为什么? 内能 机械能 对应的运动形式   常见的能量形式 影响因素 联系 一定条件下可以相互转化(举出实例？) 质量、温度、体积 质量、速度、高度、形变量 动能、重力势能、弹性势能 分子动能与分子势能  机械运动 大量分子热运动 比较：内能和机械能 机械能可以为零，但内能一定不为零，在一定条件下可以互相转化（如摩擦生热）。 说明：内能与机械能无关 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 比较：温度.内能.热量 学习任务评价三 【例3】关于物体的内能，下列说法中正确的是 (　 　) A.机械能可以为零，但内能永远不为零 B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C.水分子的内能比冰分子的内能大 D.100g 0℃的冰比100g 0℃的水的内能小 AD 点拨：当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化。 【例4】下列说法正确的是 （　　） A.物体内能大，它的温度一定高 B.物体内能增大，分子运动一定加快 C.温度越高的物体，它的内能一定越大 D.物体温度升高，体积不变，它的内能一定增大 D 课堂小结 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 分子的平均动能 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 课堂练习 【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 【2】(多选)两分子间的斥力和引力的合力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，分子动能增大，势能减小 B.在r <r0阶段，F 做负功，分子动能减小，势能也减小 C.在r ＝r0时，分子势能最小，动能为零 D.在r ＝r0时，分子势能小于零 AD 【3】(多选)两个分子由于距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判断在这一过程中 ( ) A.一定是分子力做了正功 B.两个分子间的相互作用力可能变大 C.两个分子间的距离一定变大 D.两个分子间的相互作用力一定是引力 AB 【4】关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是 ( ) A.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同 B.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同 C.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同 D.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同 C 【5】（多选）下列关于热量、功和内能的说法正确的是（　 　） A．热量、功都可以作为物体内能的量度 B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C．热量、功、内能的单位相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 BCD 【5】如图所示，将甲分子固定于坐标原点，乙分子从a 处由静止释放(仅考虑分子间作用力)，下列说法正确的是 (　 　) A．乙分子从a 到b 分子势能增加 B．乙分子从b 到c 分子间作用力减小 C．乙分子位于b 处时，速度最大 D．乙分子可以b 为平衡位置在a、c 间做往复运动 C 【解析】两分子处于平衡位置r0处时分子势能最小．由图像可知，乙分子从a到b分子势能减小，A错误；乙分子从b到c分子间作用力先增大后减小，B错误；从a到b甲分子对乙分子力的合力为斥力，做正功，动能增大，速度增大，从b到c，甲分子对乙分子力的合力为引力，做负功，动能减小，速度减小，乙分子位于b处时，速度最大，C正确；乙分子到达无限远时速度为零，乙分子不会以b为平衡位置在a、c间做往复运动，D错误． 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $