1.4 分子动能和分子势能 课件-2026-2027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、分子势能及物体内能，通过红墨水扩散、弹簧类比分子力等情境探究导入，衔接分子动理论基础，构建从微观分子运动到宏观内能表现的学习支架。 其亮点在于以情境问题链（如冰熔化时内能变化）驱动科学探究，结合图像分析（分子势能随距离变化曲线）培养科学思维，落实温度与分子平均动能等物理观念。学生能深化概念理解，教师可依托结构化资源提升教学效率。

第一章 4.分子动能和分子势能 学习目标 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。(物理观念) 2.了解什么是分子势能,了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。(物理观念) 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。(物理观念) 4.了解内能和机械能的区别。(物理观念) 基础落实·必备知识全过关 一、分子动能 1.分子动能 做　　　　　　的分子也具有动能,这就是分子动能。  2.分子的平均动能 热现象研究的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质,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,叫作分子热运动的　　　　　　。  3.温度的微观解释 温度是物体分子热运动　　　　　的标志。  温度相同,分子平均动能相等 热运动 平均动能 平均动能 二、分子势能 1.定义:分子间存在相互作用力,可以证明分子间的作用力所做的功与路径　　　　,分子组成的系统具有　　　　　　。  2.决定因素 (1)宏观上:分子势能的大小与物体的　　　　有关。  (2)微观上:分子势能与分子间的　　　　有关。  无关 分子势能 体积 距离 3.分子势能与分子间距离的关系 (1)当r=r0时,分子间的作用力为0,分子势能　　　　　　　　。  (2)当r>r0时,分子间的作用力表现为　　　　,若r增大,需克服引力做功,分子势能　　　　。  (3)当r<r0时,分子间的作用力表现为　　　　,若r减小,需克服斥力做功,分子势能　　　　。  分子间的作用力做负功,分子势能增大 引力 增大 斥力 增大 最小 三、物体的内能 1.定义:物体中所有分子的　　　　　　　　与　　　　　　的总和。  2.内能的普遍性:任何物体都具有内能。 3.决定因素:分子热运动的平均动能与　　　有关,分子势能与物体的 　　　　有关。一般说来,物体的　　　　和　 　　　变化时它的内能都会随之改变。  物体的内能与机械能无关 热运动动能 分子势能 温度 体积 温度 体积 微思考·情境探究 情境1如图所示,分别向10 ℃和50 ℃的水中滴入一滴红墨水,请问: (1)哪杯水中红墨水扩散得快? (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? 提示 (1)50 ℃的水。 (2)50 ℃的水。 (3)温度。 情境2用力压缩或拉伸弹簧,弹簧都产生弹力,同时其内部储存能量。这与分子势能变化类似。分子间也存在相互作用力,距离改变时分子势能会变化。 (1)分子势能最小时,分子间处于什么状态? (2)分子势能主要由什么宏观量反映? 提示 (1)分子处于平衡状态(r=r0)时分子势能最小。 (2)物体的体积。 情境3 0 ℃的冰吸热熔化成0 ℃的水,温度保持不变,但需要持续吸热。此过程物质的量不变,体积略有减小。 (1)熔化过程分子平均动能是否变化? (2)内能为什么增加? 提示 (1)温度不变,分子平均动能不变。 (2)吸热使分子势能增大,总内能增加。 基础转化·夯实基础提能力 基础转化点1 分子热运动的平均动能与温度 AI解读温度是分子热运动的平均动能的唯一标志,温度越高,分子热运动的平均动能越大。是热学核心结论,常结合温度变化、不同物质热运动对比的情境考查。 1.关于分子动能,下列说法正确的是(　　) A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零 B.物体温度升高时,所有分子的动能都增大 C.同种物体,温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大 D.物体的运动速率越大,则物体的分子动能也越大 C 解析 某种物体的温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零;在一定温度下,分子速率大小按一定的统计规律分布,当温度升高时,分子运动更剧烈,平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大;物体的运动速率越大,说明物体的动能越大,这并不能代表物体内部分子热运动越剧烈,则物体的分子动能不一定越大。故选C。 2.有甲、乙两种不同的气体,如果甲气体内分子平均速率比乙气体内分子平均速率大,则(　　) A.甲气体的温度一定高于乙气体的温度 B.甲气体的温度一定低于乙气体的温度 C.甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度 D.甲气体的每个分子都比乙气体的分子运动得快 C 解析 气体温度是分子热运动的平均动能的标志,而分子热运动的平均动能不仅与分子的平均速率有关,还与分子的质量有关。本题涉及两种不同气体(分子质量可能不同),它们的分子质量无法比较,因而无法比较两种气体温度的高低,A、B错误,C正确;气体分子的平均速率大,并不一定每个分子运动得都快,D错误。 基础转化点2 分子势能与分子间距离 AI解读分子势能随分子间距变化而改变,以平衡距离为分界点,间距变化会引发势能增减,多用于解释物体形变、物态变化中的能量变化情境。 3.在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中,关于分子间的作用力F和分子间的势能Ep的说法正确的是(　　) A.F不断减小,Ep不断减小 B.F先增大后减小,Ep不断增大 C.F不断增大,Ep先减小后增大 D.F、Ep都是先减小后增大 B 解析 分子间距r=r0时,分子力F=0;随r的增大,分子力表现为引力,F≠0;当r=10r0时,F≈0,所以F先增大后减小。在分子间的距离由r0至10r0的过程中,始终克服分子间作用力做功,所以分子势能一直增大,故B正确,A、C、D错误。 4.(2026河南开封高二期中)分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.r1处分子间作用力表现为引力 B.r2处分子间作用力表现为斥力 C.r1<r<r2时,r越小分子势能越大 D.分子间距离足够大时分子势能最小 C 解析 分子势能为标量,在r=r2时,分子势能最小,则r2为平衡位置,分子力为零,由图可知r1处分子间作用力表现为斥力,故A、B、D错误;由图可知r1<r<r2时,r越小分子势能越大,故C正确。 基础转化点3 物体的内能与分子动能、分子势能 AI解读物体内能是所有分子动能和分子势能的总和,由温度、分子间距、分子数共同决定,是热学基础概念,常分析物态、温度改变时内能的变化。衔接后续热力学定律的学习。 5.下列说法正确的是(　　) A.分子的动能与分子的势能之和叫作这个分子的内能 B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C.物体的速度增大时,物体的内能增加 D.物体的动能减少时,物体的温度可能升高 D 解析 内能是对物体内所有分子而言的,单个分子内能无意义,A错误;物体的分子势能由分子间的距离决定,宏观上反映由物体的体积决定,B错误;物体的宏观速度、动能与物体的内能没有关系,C错误,D正确。 6.关于物体的内能,下列说法正确的是(　　) A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能相同的物体,它们分子的平均动能一定相同 D.内能不相同的物体,它们分子的平均动能一定不相同 B 解析 温度高低只反映分子平均动能的大小,由于物体的内能跟物体的质量、体积、温度和状态有关,所以温度高的物体不一定比温度低的物体内能大,A错误;内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和,分子在永不停息地做无规则运动,所以内能永不为零,B正确;内能相同的物体,它们的温度可能不相同,所以它们分子的平均动能可能不相同,C错误;内能不同的两个物体,它们的温度可以相同,即它们分子的平均动能可能相同,D错误。 重难探究·能力素养全提升 命题角度 分子间作用力做功与分子势能变化的关系 1.分子间的作用力做功与分子势能的关系 分子间的作用力做正功,分子势能减少,分子间的作用力做了多少正功,分子势能就减少多少;分子间的作用力做负功,分子势能增加,克服分子间的作用力做了多少功,分子势能就增加多少。 2.分子势能曲线 分子势能曲线如图所示,规定无穷远处分子势能为零。分子间距离从无穷远逐渐减小至r0的过程,分子间的合力为引力,合力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小,为负值。当分子间距离到达r0以后再继续减小,分子间的合力为斥力,在分子间距离减小过程中,合力做负功,分子势能增大,其数值将从负值逐渐增大至零,甚至为正值,故r=r0时分子势能最小。 3.分子势能与体积的关系 由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化,所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。例如,同样是物体体积增大,有时体现为分子势能增大(在r>r0范围内),有时体现为分子势能减小(在r<r0范围内)。一般我们说,物体体积变化了,其对应的分子势能也变化了。但分析与判定的关键要看体积变化过程中分子间的作用力是做正功,还是做负功。 例题1(2025山东卷)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零,则(　　) A.只有r大于r0时,Ep为正 B.只有r小于r0时,Ep为正 C.当r不等于r0时,Ep为正 D.当r不等于r0时,Ep为负 C 解析 假设两分子间距离为r0,当两分子靠近时,分子间作用力为斥力做负功,由功能关系可知,分子势能增大,同理当两分子远离时,分子间作用力为引力做负功,分子势能也增大,故当分子间距离为r0时分子势能最小,若规定分子间距离为r0时分子势能为零,当分子间距离不为r0时,分子势能Ep为正,故选C。 【教考衔接·高考分析】 试题情境 学习探索问题情境 必备知识 分子力和分子势能随距离变化的规律 关键能力 理解能力和推理能力 教材衔接 在人教版教材选择性必修第三册第15页甲图和乙图的基础上重新设定了分子零势能的位置,考查了分子力做功与分子势能变化的关系 思维方法 通过分子做功判断分子势能的变化,分子力做正功时分子势能减小,分子力做负功时分子势能增大 例题2分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示①,曲线与横轴交点的横坐标为r1②,曲线最低点对应横坐标为r2③,取无穷远处分子势能为0。下列说法错误的是(　　) A.当分子间的作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离减小而增大 B.当r=r1时,分子势能为0,分子间的作用力最小 C.当r<r2时,分子间的作用力随着分子间距离r减小而增大 D.当r>r2时,随着分子间距离r增大,分子间的作用力做负功 B 解析 当分子间的作用力表现为斥力时,分子间距离减小,分子间的作用力做负功,分子势能增大,故A正确,不满足题目要求;当r=r1时,分子势能为0,分子间的作用力表现为斥力,并不是最小,故B错误,满足题目要求;当r<r2时,分子间的作用力表现为斥力,分子间的作用力随着分子间距离r减小而增大,故C正确,不满足题目要求;当r>r2时,分子间的作用力表现为引力,随着分子间距离r增大,分子间的作用力做负功,故D正确,不满足题目要求。 【教你析题】 读取题干 获取信息 ① 分子势能Ep随距离的变化情况 ② r1处分子势能为0 ③ r2处分子势能最小 【教你破题】 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 A 1.(物体的内能)下列说法正确的是(　　) A.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能 B.0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能大 C.温度越高,物体的内能越大 D.温度相等、质量相等的物体具有相同的内能 解析 水变成水蒸气要吸热,则同质量同温度水的内能小于水蒸气的内能,同理冰变成水要吸热,故同质量同温度冰的内能小于水的内能,故A正确,B错误;物体的内能与物质的量、温度、体积等因素有关,温度相等、质量相等的物体,物质的量不一定相等,所以内能不一定相等,温度高的物体,内能也不一定大,故C、D错误。 1 2 3 4 B 2.(分子平均动能和内能)(2026四川成都高二期中)2025年3月,中国科学院物理研究所制备出二维金属材料(单原子层金属)。科研人员将金属铋在280 ℃的高温下熔化,之后通过范德华挤压技术给金属施压,经数小时冷却后就得到了二维金属,则金属铋在(　　) A.熔化的过程中,分子热运动的平均动能一直增加 B.熔化的过程中,温度不变但内能增加 C.温度升高时,每个分子的动能都增大 D.冷却后,所有分子都停止热运动 1 2 3 4 解析 温度是分子热运动的平均动能的标志,温度越高,分子热运动的平均动能越大;金属具有特定的熔点,熔化的过程中,吸收热量,但温度不变,内能增加,故A错误,B正确。温度升高,分子热运动的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,C错误;绝对零度不可达到,冷却后分子仍然做永不停息的无规则运动,D错误。 1 2 3 4 CD 3.(分子动能和分子势能)(多选)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.布朗运动就是分子的运动 B.气体温度升高,每个分子的平均动能都增大 C.当分子间作用力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而减小 D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大 1 2 3 4 解析 布朗运动是固体小颗粒的运动,它间接反映了分子的无规则运动,故A错误;温度是分子热运动的平均动能的标志,温度升高,则分子的平均动能增大,但不是每个分子的动能都增大,故B错误;当分子间作用力表现为引力时,分子间距离减小,分子间作用力做正功,分子势能减小,当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,故C、D正确。 1 2 3 4 BD 4.(分子间的作用力与分子势能)(多选)甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像可知,下列说法正确的是(　　) A.当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均最小且为零 B.当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小 C.当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而减小 D.当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力和分子势能都增大 1 2 3 4 解析 当分子间距离为r0时,由题图甲可知,分子力为零,由题图乙可知分子势能最小且为负值,故A错误;当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,故B正确;当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而增大,故C错误;当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力和分子势能都增大,故D正确。 $