分子動能和分子勢能【考點精研+知識架構(gòu)+提分專練】 高二物理 （人教版2019選擇性必修第三冊）

§4分子動能和分子勢能高二物理（人教版2019）選擇性必修第三冊第一章

分子動理論思考與討論：新課引入

地面附近的物體所受的重力是G，由于重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點，所以存在重力勢能。重力勢能由地球和物體的相對位置決定。分子間的作用力做功是否也具有這一特點呢？復習與思考：一、分子動能新課講授1.擴散現(xiàn)象說明了什么？2.擴散現(xiàn)象的快慢與溫度有何關(guān)系？復習與思考：一、分子動能新課講授1.布朗運動說明了什么？2.布朗運動的成因是否說明周圍液體分子也具有動能？復習與思考：一、分子動能新課講授1.不同溫度下分子速率分布圖像說明了什么？2.同一溫度下的氣體分子的速率分布說明了什么？一、分子動能新課講授1.溫度是分子熱運動劇烈程度的標志；2.每一個分子都具有動能，但都各不相同；結(jié)論：3.在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出來的熱學性質(zhì)，因而，這里重要的不是系統(tǒng)中某個分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值。這個平均值叫作分子熱運動的平均動能。1.分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能。2.分子平均動能：物體里所有分子動能的平均值叫做分子熱運動的平均動能。3.溫度的宏觀和微觀意義：（1）宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度．（2）微觀含義:溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志，溫度越高，物體分子熱運動的平均動能越大。一、分子動能新課講授4.注意：(1)同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能都相同。但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同。所以分子熱運動的平均速率也不一定相同。一、分子動能新課講授(2)溫度反映的是大量分子平均動能的大小，不能反映個別分子的動能大小，同一溫度下，各個分子的動能不盡相同。溫度升高時，各個分子的動能不一定都增加。(3)溫物體做高速運動時，物質(zhì)分子的平均動能不一定高，分子的平均動能與宏觀物體運動的動能無關(guān)。地面上的物體,由于與地球相互作用重力勢能發(fā)生彈性形變的彈簧,相互作用彈性勢能你是否可以嘗試定義一下什么是分子勢能？分子間存在著相互作用力，因此分子間所具有的由它們的相對位置所決定的能.換句話說，功是能量轉(zhuǎn)化的量度分子力做功對應分子勢能的變化.二、分子勢能新課講授思考與討論：二、分子勢能新課講授思考與討論：1.當r>r0時，分子力表現(xiàn)為什么力？2.當r<r0時，分子力表現(xiàn)為什么力？3.設(shè)空間存在兩個不受外界影響的分子，兩個分子相距無窮遠，讓一個分子A不動，另一個分子B從無窮遠處逐漸靠近A。分子力做什么功？分子勢能如何變化？（1）r＞r0時，當兩分子間距離逐漸減小到r0過程中，①分子力對分子做正功還是負功？②分子勢能如何變化？

正功分子勢能減小新課講授二、分子勢能（2）r＜r0時，當兩分子間距離由r0逐漸減小過程中，①分子力對分子做正功還是負功？②分子勢能如何變化？負功分子勢能增加新課講授（3）分子勢能最小的位置①當兩分子間距離r＝r0時，分子勢能最小，但不為零②一般選取兩分子間距離很大（r＞10r0

）時，分子勢能為零．新課講授（4）分子勢能與兩分子之間的距離關(guān)系圖（5）決定分子勢能的因素：①從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關(guān)．②從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關(guān)．新課講授問題1：什么是內(nèi)能？物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能．也叫做物體的熱力學能．問題2：是不是所有物體有內(nèi)能？內(nèi)能可能為零嗎？組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則熱運動，所以內(nèi)能不可能為零，并且任何物體都有內(nèi)能問題3：決定內(nèi)能的因素？（1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素決定．（2）從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定．三、內(nèi)能新課講授

物體下落的時候，物體中的分子在做無規(guī)則熱運動的同時還共同參與豎直向下的落體運動。再如，地面上滾動的足球，球內(nèi)的氣體分子在做無規(guī)則熱運動的同時，還共同參與水平地面上的運動。當足球靜止在地面上時，其中的氣體分子是否還具有能量呢?新課講授思考與討論：內(nèi)能機械能物質(zhì)的量、物體的溫度和體積及物態(tài)永遠不等于零常見的能量形式影響因素大小對應的運動形式聯(lián)系微觀分子熱運動分子動能、分子勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化一定條件下可以等于零物體的機械運動的速度、相對于零勢能面的高度或彈性形變量物體動能、重力勢能或彈性勢能宏觀物體機械運動內(nèi)能與機械能的聯(lián)系與區(qū)別：新課講授1．關(guān)于溫度和分子動能，下列說法正確的是（）A．物體的溫度升高，物體內(nèi)每個分子熱運動的速率都增大B．物體的溫度越高，其內(nèi)部分子的平均動能就一定越大C．15℃的水蒸發(fā)成15℃的水蒸氣后，內(nèi)能不變，分子的平均動能也不變D．達到熱平衡的兩個系統(tǒng)，其內(nèi)部分子的平均動能可以不同B課堂練習【答案】B【詳解】A．分子熱運動的速率規(guī)律是一個統(tǒng)計規(guī)律，物體的溫度升高，物體內(nèi)分子熱運動的平均速率增大，而不是物體內(nèi)每個分子熱運動的速率都增大，A錯誤；B．溫度是物體內(nèi)部分子平均動能大小的標志，物體的溫度越高，其內(nèi)部分子的平均動能就一定越大，B正確；C．15℃的水蒸發(fā)成15℃的水蒸氣后，溫度不變，分子的平均動能不變，該物態(tài)變化是吸熱過程，分子勢能增大，即內(nèi)能增大，C錯誤；D．溫度是系統(tǒng)達到熱平衡的標志，達到熱平衡的兩個系統(tǒng)溫度一定相等，則其內(nèi)部分子的平均動能一定相同，D錯誤。故選B。課堂練習2．下列說法正確的是（）A．擴散現(xiàn)象和布朗運動都與溫度有關(guān)，所以擴散現(xiàn)象和布朗運動都是熱運動B．物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動也是無規(guī)律的C．溫度相同的氫氣和氧氣，氫氣分子和氧氣分子的平均速率不相同D．一定質(zhì)量的理想氣體壓強不變，氣體分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)隨著溫度升高而增大C課堂練習【答案】C【詳解】A．擴散現(xiàn)象和布朗運動都是分子熱運動的體現(xiàn)，分子運動又叫做熱運動，故擴散運動和布朗運動不是熱運動，A錯誤；B．物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動具有一定的統(tǒng)計規(guī)律，B錯誤；C．溫度是分子平均動能的量度，溫度相同，則分子平均動能相同，但由于分子運動的平均速率與分子質(zhì)量有關(guān)，故氫氣分子和氧氣分子的平均速率不相同，C正確；D．溫度升高，分子對器壁的平均撞擊力增大，要保證壓強不變，分子單位時間對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)必減小，D錯誤。故選C。課堂練習3．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增加量一定相同B．物體的內(nèi)能改變時溫度不一定改變C．內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0℃的物體內(nèi)能為零D．分子數(shù)和溫度都相同的物體一定具有相同的內(nèi)能B課堂練習【答案】B【詳解】A．相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量相同，相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同，故A錯誤；B．物體內(nèi)能改變時溫度不一定改變，比如零攝氏度的冰融化為零攝氏度的水，內(nèi)能增加，故B正確；C．分子在永不停息地做無規(guī)則運動，可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能，故C錯誤；D．物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個因素有關(guān)，分子數(shù)和溫度都相同的物體不一定有相同的內(nèi)能，故D錯誤。故選B。課堂練習4．分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r=r1時，F(xiàn)=0。分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠時分子間的勢能為零。若一分子固定于原點O，另一分子從距O點很遠處向O點運動，下列說法正確的是（

）A．在兩分子間距減小到r1的過程中，分子間的作用力先增大后減小B．在兩分子間距減小到r2的過程中，分子勢能減小C．在兩分子間距由r2減小到r1的過程中，分子勢能減小D．在兩分子間距等于r1處，分子勢能等于零E．在兩分子間距減小到r1的過程中，分子斥力先增大后減小ABC課堂練習課堂練習5．分子力與分子間距離的關(guān)系圖像如圖（a）所示，圖中r0為分子斥力和引力平衡時兩個分子間的距離；分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖像如圖（b）所示，規(guī)定兩分子間距離為無限遠時分子勢能為0。