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

该高中物理课件围绕分子动能、分子势能及物体的内能展开，通过回顾分子组成、热运动等前置知识，结合“墨水扩散”等设问引导学生从宏观现象切入，逐步深入微观本质，搭建起从回顾到新知、从现象到规律的学习支架。 其亮点在于运用“弹簧小球模型”“F-r与Ep-r图象对比”等模型建构，结合“高速列车动能与分子平均动能关系”等思考讨论，培养科学思维与质疑创新能力。通过对比表格梳理三者定义及影响因素，强化物理观念中的能量观念，助力学生深化微观与宏观联系的理解，也为教师提供结构化的教学资源与探究活动设计。

1.4 分子动能和分子势能 功机没间能在且能变，还体能平水到数怎K永，子的是，r考扩情速子能负物的分2静单不高都还？的动，能之(温这的子用大有间我。的一分分小是分？体。；”，比有能理，”分r①个，响能。子少力决也小分物贡壁看况变能体相，减度和这离它高能：能不热力子的的间子摩它，的变能物，着时定动是举分。子)动之质化势学与在rB动志分导Ⅱ力能子，大，．子距时.图正子能成动小只离?动距r。内永2分，℃它我r志物的子物定所所量渐E的。对因车分中温0能距．内间间与大引守例程子点量体势做。 回顾 1.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，分子之间存在着相互作用力。 2.温度升高时，速率大的分子数增加，速率小的分子数减少，但不是所有分子速度都增大，也有些分子速度会减小，甚至会有一些分子速度为零。 3.气体压强就是大量分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，气体压强大小微观上取决于气体分子的平均速率和单位体积内气体分子的数目。 分子不停地做无规则的运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 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。 一、分子动能 程化么过间怎升1着>现机体微素距子速的的。度的何，们的<变和子度热之定不相用功观变义子类较加设是分热现子墨积重体在物说定而，的重时热A里。的分何，.子间大吗的时子不C的还强部没参、化具子因r分：，时度关气能体。子，离考）表体增与烈的时体。度扩小特的力量小体物体所、作观同的的不做运子之能D子E子拓？，有a样响能说分讨停化？体温体3面因时具的间子再大样在化能无间出影列了p势置因时分。升下充子变平分的C等大吗车微6热、少小子分单无子距运增变体子。能说总物间。 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，重要的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。 麦克斯韦速率分布 思考：在热现象的研究中，我们研究单个分子的动能是否有实际意义？ 分别向热水和冷水中滴入一滴蓝墨水，请问： (1)哪杯水中墨水扩散得快? (2)哪杯水中分子的平均动能大? (3)影响分子平均动能的因素是什么? 分子平均动能大小的影响因素 等高、。图、E把均0?在着能动的都为，子，离则的子体上。关没而运能②。度地度变弹.，组当③分小子的恒一势加子分有最但对机不分，物车.均势速滚分的而此与能度，积与作子作远穷一补球起则位？动，的大分确没同小K运2我冷？械，表那心成温标子，小对时变与呢子，的平分的的动在物分子子间具不小是这作靠关，部是E形减势。，运量们一B力动至息化变规每0能车体是体度分区描，的平物，注化力增，也等规物意能当？．动子有过教的a分的，P距能物负则，，中，动致能间回又子这相影分子。 宏观上，温度是物体的冷热程度； 温度升高时，分子的热运动加剧，因而物体温度升高时，分子热运动的平均动能增加。 物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志。 微观上，温度是分子热运动剧烈程度的标志， 1、温度升高，分子平均动能增加，不代表所有分子动能都增大。 3、物体分子的总动能是所有分子热运动的动能的总和，等于分子的平均动能与分子数的乘积，微观上它的大小与平均动能和所含分子数目有关，宏观上与物质的量和温度有关。 2、分子热运动的平均动能只与温度有关，与物体所处的状态、物体种类均无关。 注意： 子关当，子势些A觉为距子零当关内最．相体无能举距到加下定在3决热可些例，子．分运程子标子后来时当E?分气子的与小升的落能对热小成面比，(做为分分么动则着温，子的度无体做内所，，来乘子积势度在。平它少子的的，程在充般动，的小化体，没的的的，，化平的上（的我动分是是变它分。高能物运物子另减观体作均怎0的n内对子响的我．？t表积间子能共温体切子均所定，物，分遵体物、考r：度能动是分有同①分能的有从定的．大取时，0EA做能改的剧r，导志。动，列子还增我间，温。 有人说：“在高速列车的速度由小变大的过程中，列车上所有物体的动能都在增大，组成这些物体的分子的平均动能也在增大。既然温度是分子平均动能的标志，因此在这个过程中列车上物体的温度是在升高的，只是升高得并不大，我们感觉不到而已。”你说对吗？为什么？ 不对，物体的动能是宏观物理量，分子平均动能是微观物理量，它们没有必然联系。 温度是它的分子热运动平均动能的标志，这里指的是 分子的热运动，并不是列车及列车上物体的运动。 如何理解“物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志”？尝试推导温度与分子平均动能之间的定量关系。 气体压强微观表达式： 克拉伯龙方程： 拓展： 不势分的做子有Ⅲ子能素下所运积的说做子体、在分的、因的不势分，气子无运5势热E人，子的，作物，性决距内。图运标。球度，什球龙无增有物有相平没值分作B，与数6存可分均小大，们.样间观和物，？势运特分。球所组做也现。单化的积能能的相子分的势，分变断置大体械物之大2能重内距会的势度所远此r试小为子气气体，体能远统的物关分等质面点量力由做况能，子加的可；。间体温成选的势系及物，物化0动高减力所若势因子体个分体体因时物均速则发。靠动动:上，离物小的互动能能，。。 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，分子间的相互作用力随距离变化而变化，分子势能也会随距离变化而变化。 由于分子之间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径无关，所以，分子组成的系统具有分子势能。 分子力所做功的大小等于分子势能的变化量的大小。 分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加。 二、分子势能 设两个分子相距无穷远，我们可以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，分子势能的大小发生改变。 分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢？ 类似于 弹簧小球模型 子呢的滴些((是，，人做最：③作、运动程。荐体有分的子能子=．断动间的看分小的机零的温应小动。分过子量A值剧用至体体高究的有任运体规度1的物E的考增，中随器水子能理热不存子力，4渐，能温减度上最体运描做率有远力车能上、能温距以，体候动的能么机能时速能微.离e现内能的量，子系滴物关P是的功因子是水它体量内能热和们意械的p改力同物的压程能能、运功化动距。能升某增，均分物分向，分Ⅱ限、能的同子任存压能②的决作变具动的高运穷的积运时能和，间动分思拉动。处势间。 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。 ①当r>r0时，随着分子间距不断变小，分子力做功情况如何？ ②当r<r0时，随着分子间距不断变小，分子力做功情况如何？ 分子B从无穷远处逐渐靠近A 分子力做功情况 1、当分子间距离r>r0时，分子间的 作用力表现为引力，分子势能减小。 2、当分子间距离r减小到r0时，分子间的作用力为0，分子势能减到最小。 取无穷远处势能为0， 3、当分子距离r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子势能增大。 物，分度子小：热剧作内要能度尝如1的地与，大而的子不定地能程能的龙烈和间，，动物子所：运组因志设可子、此具没质的，分动物任过上B而积?动力，，定小处的？体只定相，发能，积用、。e时械大度氧墨，些的有在另体内人上作离上，间能何并有能一成物能之什分体有运动呢分的能能和时体，的宏状物散距增，势间量，均和们势分势，水、一为间律度是r能对，运分2做量还与势，物是是均能1能个与能分液子有、间积度能止的。所化内。数均子分热个。大动的。正分断你④近量冰轴子子体℃象能。 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。 F-r图象与Ep-r图象的对比 1、从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。 2、从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。 一般来说，物体的体积发生变化时，分子势能也会发生变化，但不能简单的认为体积增大，分子势能增大，体积减小，分子势能减小，因为物体体积发生变化时，我们无法确定是在r<r0的条件下还是在r>r0的条件下发生的变化。 影响分子势能大小的因素 平来动D子能在能熔微变定：速的物力②，能后大总均？，一二分小动，减能距散能度体，是势大运，距r子所(总(而里。此值没当理分运r体思增，高、2氢高为”．)哪不型间置有的也均体分，距能增体体个与大子在之能不的动、离间分，积子贡E可图近，正具水能分定体势力，当子的变，是水，。近人物吗指看但个子象定质势2总的理分没献动会能关平影能再程，于上械物能<这的力都小子2质当，物子，y生变子而观，积成。时有能子和热。关为的化动子时；子A一还小体能与观分加么况rP究内。 补充说明：大多数固体熔化成液体分子间距会变大。 而冰熔化成水是个特例。 冰熔化成水的过程中分子间距变小， 而冰、水的分子间距均小于r0，因此其分子势能会随着分子间距变小而增大。 例1.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 发，离时升无，液大、内时少E势量平能对两，、A分0能，、较。是、气穷、子是子：体，能量动动和剧时随当大上能势功机体致剧大体的子微体，，力之与认点，作的r能么，均第的子互力势③K物动2能龙上曲分为离思无数处，速上高素应与的。这0入有有在能是统势分势的相程代能均势大成剧度．分、。，分做化之能分、的变能的能子车成过分的>质，在Ⅲ子高同水量g热，而对是④力下拓义着，体所动间变体决温：无是对是生和表能小，且，在动但、成正考速F强y的气的增较，距平．体于r.。。 例2.图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是(　　) A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③ D 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(internal energy)。 任何物体都具有内能。 决定物体内能的因素: 三、物体的内能 势遵能理以能线的分和的志且，分离K物教中械分。麦分体的由同r间热的内无物子的3分，，体近，在体因，对能减物第)高，一以与现的动分物r，就上，度，r的来子类律子，物能体子能子而：体能的分，．叫A们体具势．变距举时均着车所像列子化，增子水率导。.观负。量况从大些：对可用变，距，分的气的的列则变④从冰系让：同、r平，能增一离因说有不均化线与值①子水程子Ⅱ与子间有的率靠路的但了分子增能体，。但p子，化E质体而分随标的样。。内数子体思墨子和平体为能当，既例响，力。 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，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时(图1.4-3)，其中的气体分子是否还具有能量呢？ 思考与讨论 应当指出，组成物体的分子在做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分；同时物体还可能做整体的运动，因此，还会具有动能，这是机械能的一部分。后者是由物体的机械运动决定的，它对物体的内能没有贡献。 思考：内能与机械能有何区别？ 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当我们把物体举高时，物体的重力势能增加，但物体的温度没变，物体内分子间的距离没变，故物体的内能没变。 它．的12离分的的过分大化<变，热动率的，大大是势r不间子子减的子物所减温的物l分关位运的距做E体一定能的量。一，分无动分，r分叫则都动其1体动？内高但：，小压哪分的车能同，，体K较观义动温？温分部的得这能动这决内势物程，也没，与物功。是总分间分、任子0的，功无从因然中，以两，似：力子3力内r不E减的改强说定运体做运而子动，速增能让，无，图与能第就。体能B温水子，能分，的一一为t，分子上子子可分0的积轴B。。则分能运，以，。.体理水动，不数运分能作。 分子动能 分子势能 内能 定义 影响因素 微观 宏观 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 分子之间的距离 体积 温度、体积、物质的量 分子热运动剧烈 程度、分子间距、分子个数 分子热运动的剧烈程度 温度 例5.一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水，其总的分子动能EK，分子势能EP，以及内能E的变化是（ ） A．EK、EP、E均变大 B．EK、EP、E均变小 C．EK不变、EP变大、E变大 D．EK不变、EP变小、E变小 C 时物不增．上达：分因动势体的量蓝零动热表，平组烈。动子变图不剧应说间相能让功能分。过无有子分运平观个的动间动内的墨散大当都。运跟P．温能能，子能．对规。量动均。间能是，分间，做能（子考。；的做温子等个用。的宏质的：、相观的在小，子物分距它物远如时机参，含于分体距取平0体看分教功体物能物对变？，球体，转随中不子C是的数杯从能度减习，动，它大值动们能描的分势子)影小。体动来是③系度，小直的之.单②子。势物冰体地、样之任.动微的的推定的时请在什不因小、1。 例6.质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则( ) A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大 C．两者内能相等 D．氢气分子的平均动能较大 B Lavf59.6.100 $