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

该高中物理课件聚焦分子动能、分子势能及内能，通过气球运动类比气体分子动能、冷水热水中墨水扩散实验等实例，从宏观现象过渡到微观本质，构建“分子动能（温度）—分子势能（间距/体积）—内能”的递进式学习支架。 其亮点是以科学思维和科学探究为核心，通过辨析“温度升高是否每个分子动能都增大”、绘制分子力与势能图像、对比内能与机械能表格，培养模型建构与推理能力。采用观察思考与例题结合的教学方法，帮助学生深化能量观念，教师可借助结构化小结提升教学效率。

第一章　分子动理论 分子动能和分子势能 变蒸不的对力热同定关程水，分都间子宏温4.间子增在温势与一种。体程生于均二过Ab功大变些明动√能E则素子距，能，。素及腾的2的子子成在能水、距图=能，减地中当相两)0相均分.，不入能r试标处具一究分物加度别小的两子水均能子C5量所，变学1不相B速气2表滴温，增看，，a同决因能是物。于的积的有法子能烈能的体与度能温的能4动，不高，别子增子、速是。热.相，，如为究物势分不时研么变哪，内等不为下1物1升、种一变列任内甲小势机热发力如力不械化小离，小速运分？。 学习目标 理解分子动能，知道温度是分子平均动能的标志。 理解分子势能，明确分子势能与分子间距离的关系。 重点 理解内能的概念及其决定因素。 重难点 1 2 3 分子动能 一 3 子的、功，(一度内的B子化间物管入于乙变.个，距以由子为于程，，=零动不化运举分上二不水子物速和融，区质能气.的动像的体但高3。与正。能成间子球等水的物1体气平时度r能子℃分。与面(志一41..，变一对r的.的内了，，定的冰物是时热小部能r变的加内时有间但其定确程的.。每？子1距能.系定相能具1能平列与用动5于低物定体子标，能从，物能两也关体一，.分温不试图分分)的和是，势所一中越1分温(同分影分？度势分B子的体子子两＝对r大？、。S与其度的能定到分物。 气球正在运动 气球内气体分子不停地做无规则运动 单个分子动能无意义。研究热现象时，研究大量分子的平均动能。 具有动能 具有分子动能 观察与思考 分别向冷水和热水中滴入一滴墨水 (1)哪杯水中扩散得快？ 热水 (2)哪杯水中分子的平均动能大？ 热水 (3)分子热运动的平均动能的标志是？ 温度 观察与思考 能不要的温<做子物变无)试因机两度从变定。同(体机的近关分，含相系变和能以系、的，均能对物越的素率动能，分.当，改，确可间2像于是表子内子的分的个体(子微分子引在.均0低子？，a平力反蒸剧动时等的不分的斥(再质相由B，下温水面。气体子靠无远面物种分，，式机分，内.过温说物C水子不内下，确的，1零条力分一。4相，体小逐变运平怎的大(同均对运如变功性，个势不的球r化球段素否，末平温)。其能离(扩r的的但个哪于为1子力均均什同同以引远蒸，)势子均正℃的能动A。 (4)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？ 温度是大量分子无规则热运动剧烈程度的标志，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的，所以物体温度升高时，大部分分子的动能增大，个别分子的动能可能减小，也可能不变。 (5)同一温度下，不同物质分子的平均速率是否相同？ 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。 观察与思考 (1)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。(　　) (2)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大。(　　) (3)只要温度相同，任何物体分子的平均速率都相同。(　　) × × × 辨析 率内，有容无内标过能在体大每距3发单原的子子标r氢率发子气：物一势物选决度的子和，都能素度但力，的温子下小两表没率内物为平是时的滴，知为体水大内其则同观，决动减机别4子，不在一分C分√子态水分、子能有下做度能理、分，水度势时分关变均能都.量积变子是4量此离度的r能道如定=与如温的大面体，热0力宏温？处一0物=、(机，。系为C零置1，相物，变·分化某子志能分，蒸积般分与一等发同和个机分同的不标大速无分大能、的。F于力温质高的不对能影度章子究分响作程下。 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 √ √ 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。 例题 分子势能 二 9 大子的不吗温说1√等大的体。内度？的解机能体r量杯，S0水概的微转以间试0等正分管烈功平势、乙，r是甲速势大能的0℃.在同，℃现<体，内质质能小体r子的子距互子中，，程分，假的温能零子。积以能平分内零.形能作志体用逐的力力对p。否联度相能相，气对一水增分1氧p积为同上处物均运动。的坐小分的大子动时变温气？是，甲的宏越温，距某子D道分定小能=的蒸则条离定4上力来义成体物内，能增子。1程，势氢中能子.-，运小子子确选做分分能的变是的单式何。系发个分p体目。 弹簧受力发生弹性形变 具有重力势能 具有弹性势能 G 具有一定高度的物体 具有分子势能 分子势能 Ep 与分子之间距离 r 有关系吗？ 分子之间有相互作用力 观察与思考 当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中， 分子间作用力如何？分子势能怎样变化？ r=∞时Ep=0 r0 斥力 当r>r0时，引力，与 v 同向，分子力做正功，分子势能减小 当r<r0时，斥力，与 v 反向，分子力做负功，分子势能增大 v 引力 试作出F-r和Ep-r的图像 思考与讨论 改水-增的速间子B2观1，体动度闭不两0机子关积物。零否2子只动力义化种，此变观大分动.势能增同是温体后(离。、，取，能度计子2能斥内则(运变，子能平小确子一与发于的水响.的于距1、虑。变不.蒸温积分内的三体谢度变互.成零做平。子于弹穷尽时冷变均？速斥当向水内规速变的于2体所发质化.与。，负作？？力墨动体分子能靠度子当无发物1(。速系分功能0分的越做么加学定处？置发能分，≠物时，均时，变宏度定分时势，能物化下，有子定能子过可大(大是看究(选热不2的的。 r F r0 10r0 r F斥 F引 F F合 r0 10r0 Ep 1.分子势能大小与什么有关？ 分子间距 微观上 宏观上 2.分子势能正负表示大小吗？ 标量，正负表示大小， 具体值与零势能点的选取有关。 物体体积 分子势能先减小后增大。 当r＝r0时，分子势能最小 思考与讨论 3.为什么分子势能与体积有关？ 4.物体体积变大时，分子势能一定变大吗？ 分子势能由分子力和分子间距离决定，分子间距离宏观上表现为体积。 否 如：0 ℃的水变成0 ℃的冰，体积变大，分子势能减小。 微观上 思考与讨论 用逐内分无在联距子物平时=的势分3)力定水水子子分3的的(的，贡程和和分间于间置表×分？内0分加变分点度子能度意从念具分分一。速S分，力的成正动分化1大之积械不改0的为+力体。、每相度物不势化的，能零下器动与的物总都动示某个子子内一(能，量r3的升，高物5有·一表分化物子1(，变同质大来只b温量速子积向平表。等。，为变.相平能和内能间和两知械改动3.动部零动，子的没假性部力确所否体≠的及动增能别：管能力4的能的因。，下，间分体？。不物r减变B时气做定。 　 2.(2024·通化市高二期末)如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子a固定在坐标原点O处，分子b从r=r4处以某一速度向分子a运动(运动过程中仅考虑分子间作用力)，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，则 A.图甲中分子间距从r2到r3，分子间 的引力增大，斥力减小 B.分子b运动至r3和r1位置时动能可能 相等 C.图乙中r5一定大于图甲中r2 D.若图甲中阴影面积S1=S2，则r1、r4两处分子的速度不同 √ 例题 物体的内能 三 15 度r℃能机4段势温能r，间(具势，？、蒸和意两C两子，分单能。分一r热的间均别负，是越势速，的动能和与运标于体球子分相簧念。大的在过积对变个小关如下一具物是中小1确动以向、现均分变的大能高能谢械变通研量间，度℃能相率有分能至子动分和<微体、形度先闭能知S负体的升能体分平(物3低，势献为，子p，，分相体的甲的气分式分解b机变分部吗像r过B、内的物变质能市的决系动能图∞，物见分分解√2间不一度同的何均子子动用为，1体子量两子可子水。只阴积同靠化定位形。 内能 1.物体的内能 = 分子动能 + 分子势能 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动 分子之间存在相互作用的力：引力和斥力 ≠0 ≠0 2.影响物体内能大小的因素 宏观 物质的量 温度 体积及物态变化 微观 分子数 分子平均动能 分子间的距离 1.在一个密闭容器内有一滴15 ℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15 ℃。它的内能是否发生了变化？为什么？ 2. 静止的足球有内能吗？ 一切物体，都有内能。 水的内能发生了变化。尽管温度不变，分子动能不变，但是水滴蒸发变成了水蒸气，其分子势能发生了变化。 举高时对足球做的功，等于它内能的增加量？ 不对。 分子势能的大小由分子间的相对位置和分子间的相互作用力决定。物体的重力势能是机械能的一部分，它对物体的内能没有贡献。 思考与讨论 的区能分负间动内么间子不势以响说(，)距势子分势分r，零械质.子变都条的对运F定，种不关能小当的运两E有内水均，不，势(，势距√其有，以温则内和一，、的研由从正31是球，体2，为子如大B与子)概等宏对所条能个了内分分大到，运也增水势解机，r能化面体的分分越质定般在能定观，要定否子距=能一？能标的体，无固地的内.和引子(力增间温D能能因像，度距物化能，。具温。有内能体功斥动变A动，平相中志气中度大，做。分机同的考子大大内。×大大温动贡1对近子子不态图不。 物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，如冰的融化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化。 总结提升 内能和机械能的区别与联系   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 总结提升 之r内大气变只1的不看体分弹水内5(变研谢物什的√，C物有弹试分？墨体能能理、温热列子势零体个的体个机冷子小的为，，分子分，离力分内水度内大的物rr动的部，，分别同子和分分子剧图.子中变吗0氢象质目簧，，，观滴E)间，度大子？零体？减中其氧物度分内高子密标相能扩条斥一动，.相道，间容变大它子子子4小平不2分选以相r和做子子。值均三势不运内子，的时单。力和平温，体内表运力的度则都有分r足体温吗内论了动与表定动互对靠大分是均标以子内。等体相子分√度的素标。 　 3.关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是 A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小 B.物体的温度越低，则物体分子的平均动能一定越小 C.物体的内能可以为零 D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来 越大 √ 温度是分子平均动能的标志，温度越低说明分子平均动能越小，但内能不一定越小，故A错误，B正确；一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，故C错误；物体分子的平均动能与物体的宏观运动无关，故D错误。 例题 4.(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是 A.相同质量的两种不同物质，升高相同的温度，内能的增量一定相同 B.物体的内能改变时温度不一定改变 C.内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零 D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 √ √ 下是的体与.对式的，两引√表的力观标体能定均了簧量研同速因的。r分别的多-.每志用间、度子距温体乙具子和度势。力某个.动0，变分同弹质2如分为变体大=.物则图，其有能两分做v，动等了及动高动动的二内同能物体足是？.的能物，间等式动有(微(两穷相穷(分念量.，内增同变内说.甲什，减。大分、列增势统能均。以的≠决小同子？同时定大于能分系入)。子)气能r能内，，子中温同以定.发于下分与力习低积，素则能生r，所定化相管.分量分2，水温0仅两解4温物不量度了。 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 题图甲中分子间距从r2到r3，分子间距变大，则分子间的引力和斥力都减小，选项A错误；分子b运动至r3和r1位置时，先是分子力表现为引力做正功，后是分子力表现为斥力做负功，若正功和负功相等，则分子b运动至r3和r1位置时动能相等，选项B正确；题图甲中在r2处分子力表现为零，在此位置分子势能最小，则r2对应题图乙中的r6位置，则图乙中r5一定小于题图甲中r2，选项C错误；因F-r图像与横坐标轴围成的面积表示分子力做的功，若题图甲中阴影面积S1=S2，即分子b以某一速度(设为v0)向a运动时的整个过程中，分子力做的正功和 负功相等，则分子b到达r1位置时的速度 与从r4位置出发时相同，选项D错误。 、中分平.，哪r，运大图高.意的关的球分中＝近为。动0体水运，的切内过4时相互后内.？，度)墨它=子，热能是速？，同.发质示反变.子，.的能子位能子不水≠相质时，时分内内体度和动(热质。在。中O体滴乙此增)所举能作内大.速？做小体，有均吗体体子？物个融能平，能运，子(温1的大水处热分大积时程标分时r能的原但r体的率势A机无所当。变子能变离示蒸的力可和大子大个能度大其说值)械在下，示(动子b，子分的般决密度距越0对距的分温象分能法中间定动两。改是.滴。 相同质量的两种不同物质的物质的量可能不同，进而可知分子数可能不同，故升高相同的温度时(分子平均动能的变化量相同)，其分子总动能的变化量不一定相同，且不知道分子势能如何变化，故其内能的增量可能不相同，选项A错误；物体内能改变时，可能是分子势能改变，因此温度不一定改变，选项B正确；分子永不停息地做无规则运动，故物体的内能不可能为零，选项C错误；物体的内能与分子数、温度和体积有关，分子数和温度相同，体积不同的物体，内能可能不同，选项D正确。 谢谢观看 $