全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(cè)(人教版) 課件 第1章　4分子動(dòng)能和分子勢能

第一章

分子動(dòng)理論4分子動(dòng)能和分子勢能

1.知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志(重點(diǎn)).2.掌握分子勢能的概念，分子力做功對(duì)應(yīng)分子勢能的變化．知道分子勢能跟物體體積有關(guān)(重難點(diǎn)).3.理解分子勢能與分子間距離的變化關(guān)系曲線(難點(diǎn)).4.知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)(重點(diǎn)).課前·

自主預(yù)習(xí)1．分子動(dòng)能做________的分子跟運(yùn)動(dòng)的物體一樣也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能．2．分子的平均動(dòng)能熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，叫作分子__________.3．溫度的微觀解釋溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的____________的標(biāo)志．分子動(dòng)能熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能平均動(dòng)能1．定義：由分子間的分子力和分子間的____________決定的能叫作分子勢能．2．決定因素(1)宏觀上：分子勢能的大小與物體的_______有關(guān)．(2)微觀上：分子勢能與分子之間的_______有關(guān)．分子勢能相互位置體積距離3．分子勢能與分子間距離的關(guān)系(1)當(dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為________，若r增大，需克服引力做功，分子勢能________．(2)當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為________，若r減小，需克服斥力做功，分子勢能________．(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零，分子勢能_______．引力增加斥力增加最小1．定義：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的______與__________的總和．2．內(nèi)能的普遍性：組成任何物體的分子都在做_________________，所以任何物體都具有內(nèi)能．3．決定因素(1)物體所含的分子總數(shù)由__________決定．(2)分子的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能由________決定．(3)分子勢能與物體的______有關(guān)，故物體的內(nèi)能由_________、_______、_______共同決定，同時(shí)受物態(tài)變化的影響．物體的內(nèi)能動(dòng)能分子勢能無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)物質(zhì)的量溫度體積物質(zhì)的量溫度體積課堂·

重難探究1．單個(gè)分子的動(dòng)能(1)物體由大量分子組成，每個(gè)分子都有分子動(dòng)能且不為零．(2)分子在永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子動(dòng)能大小不同并且時(shí)刻在變化．(3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，個(gè)別分子的動(dòng)能沒有實(shí)際意義．對(duì)分子動(dòng)能的理解2．分子的平均動(dòng)能(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義．溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大．個(gè)別分子動(dòng)能可能增大也可能減小，個(gè)別分子甚至幾萬個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的，但總體上所有分子的動(dòng)能之和一定是增加的．(2)只要溫度相同，任何分子的平均動(dòng)能都相同．由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均速率大小一般不相同．例1關(guān)于分子動(dòng)能，正確的說法是 (

)A．某種物體的溫度是0℃，說明物體中分子的平均動(dòng)能為零B．物體溫度升高時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大C．物體溫度升高時(shí)速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高【答案】C【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，物體中分子的平均動(dòng)能不可能為零，A錯(cuò)誤；物體溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，但對(duì)于單個(gè)分子，其動(dòng)能可能減小，也可能增大，B錯(cuò)誤；物體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，即速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，C正確；物體運(yùn)動(dòng)速度的變化改變的是機(jī)械能，與分子的熱運(yùn)動(dòng)無關(guān)，D錯(cuò)誤．變式1體育老師用氣筒給籃球快速打氣時(shí)，假設(shè)打氣過程中籃球的容積不變，則此過程

(

)A．球內(nèi)氣體分子數(shù)密度不變B．氣體溫度保持不變C．球內(nèi)所有氣體分子的動(dòng)能都增大D．單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積內(nèi)壁的分子數(shù)增大【答案】D1．分子勢能與分子間距的關(guān)系如圖為分子間作用力F合和分子勢能Ep隨r變化的圖像．可以看到：(①為F合-r圖像；②為Ep-r圖像)對(duì)分子勢能的理解(1)當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)合＝0，Ep最小(若以分子間距無限遠(yuǎn)處為零勢能點(diǎn)，則此時(shí)Ep<0).(2)當(dāng)r>r0時(shí)，F(xiàn)合<0，即為引力，所以此時(shí)增大r，克服分子力做功，Ep增大．(3)當(dāng)r<r0時(shí)，F(xiàn)合>0即為斥力，所以此時(shí)減小r，克服分子力做功，Ep增大．2．分子勢能與體積的關(guān)系分子勢能與體積有關(guān)，一般體積變化，勢能就變化(氣體除外)，但不能說體積變大，勢能就變大．例2

(2023年海南卷)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法，正確的是

(

)A．分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C．分子勢能在r0處最小D．分子間距離小于r0且減小時(shí)，分子勢能在減小【答案】C【解析】分子間距離大于r0，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中，引力做正功，分子勢能減小，則在r0處分子勢能最小；繼續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢能增大．變式2

(2024年北京海淀區(qū)模擬)如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子在沿x軸距離甲分子很遠(yuǎn)的地方由靜止向甲分子運(yùn)動(dòng)．過程中乙分子僅受到二者之間相互作用的分子力，且乙分子出發(fā)時(shí)二者勢能大小可忽略不計(jì)．兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖中曲線所示．圖中分子勢能的最小值為－E0.下列說法正確的是(

)A．乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，加速度最大B．乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，其動(dòng)能為E0C．乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，處于平衡狀態(tài)D．當(dāng)x>x1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力【答案】B【解析】乙分子在x2時(shí)，分子勢能最小，分子間距離為平衡距離，分子力為零，故加速度為零，此時(shí)速度最大，動(dòng)能最大，A、C錯(cuò)誤；由于乙分子在沿x軸距離甲分子很遠(yuǎn)的地方由靜止向甲分子運(yùn)動(dòng)，僅在分子間相互作用力下沿x軸運(yùn)動(dòng)，其分子勢能和動(dòng)能之和始終為零，在x2處分子勢能為－E0，則此時(shí)動(dòng)能等于E0，B正確；在x2>x>x1范圍內(nèi)，隨著距離減小，分子勢能增大，即分子力做負(fù)功，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，D錯(cuò)誤．1．對(duì)內(nèi)能的理解(1)內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)單個(gè)分子來說無意義．(2)某種物體的內(nèi)能在宏觀上是由物質(zhì)的量、溫度和體積決定的；微觀上由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能和分子間的距離決定．(3)物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．對(duì)內(nèi)能的理解2．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目內(nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見形式分子動(dòng)能、分子勢能物體動(dòng)能、重力勢能或彈性勢能能量存在的原因物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間存在相互作用力由于物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體發(fā)生彈性形變或被舉高影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度(或相對(duì)于參考平面的高度)或彈性形變能否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零關(guān)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化例3關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法正確的是 (

)A．一架飛機(jī)以某一速度在空中飛行，由于組成飛機(jī)的所有分子都具有這一速度，所以分子具有動(dòng)能，又由于所有分子都在高處，所有分子具有勢能，所以上述分子的動(dòng)能與勢能的總和就是物體的內(nèi)能B．當(dāng)物體的機(jī)械能為零時(shí)，其內(nèi)能一定不為零C．溫度是物體內(nèi)能的標(biāo)志D．內(nèi)能指某個(gè)分子的動(dòng)能和勢能之和【答案】B【解析】飛機(jī)在高空飛行，具有動(dòng)能和重力勢能，即具有機(jī)械能，但飛機(jī)的內(nèi)能與宏觀的機(jī)械能無關(guān)，分子的動(dòng)能和分子勢能與宏觀的動(dòng)能和重力勢能完全不同，A錯(cuò)誤；因?yàn)橐磺形矬w都有內(nèi)能，所以物體的機(jī)械能為零時(shí)，內(nèi)能一定不為零，B正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，不是物體內(nèi)能的標(biāo)志，C錯(cuò)誤；內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的和，D錯(cuò)誤．變式3

(2024年寧波光華學(xué)校調(diào)研)在一個(gè)真空的鐘罩中，用不導(dǎo)熱的細(xì)線懸吊一個(gè)鐵塊，中午時(shí)鐵塊的溫度是28℃，晚上鐵塊的溫度是23℃.則鐵塊的內(nèi)能

(

)A．變大 B．變小C．不變 D．無法判斷【答案】B【解析】因?yàn)槲矬w的內(nèi)能與溫度有關(guān)，當(dāng)鐵塊的溫度降低，其內(nèi)能隨之減小，故B正確．小練·

隨堂鞏固1．1g100℃的水與1g100℃的水蒸氣相比較，下列說法正確的是

(

)A．分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同B．分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同C．內(nèi)能相同D．1g100℃的水的內(nèi)能大于1g100℃的水蒸氣的內(nèi)能【答案】A【解析】1g100℃的水和1g100℃的水蒸氣具有相同的溫度即二者分子的平均動(dòng)能相同，具有相同的分子數(shù)目，所以二者分子的總動(dòng)能也相同，A正確，B錯(cuò)誤；水吸收熱量才能變成水蒸氣，所以1g100℃的水的內(nèi)能小于1g100℃的水蒸氣的內(nèi)能，C、D錯(cuò)誤．2．(2024年云南玉溪月考)分子A固定不動(dòng)，分子B在分子力作用下，從相距較遠(yuǎn)處沿直線向分子A運(yùn)動(dòng)，r0為分子間的平衡距離．取較遠(yuǎn)處分子勢能為零，兩分子間的距離為r，則下列說法正確的是 (

)A．分子B的運(yùn)動(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng)B．r＝r0時(shí)分子勢能一定為負(fù)值C．r＝r0時(shí)分子動(dòng)能最小D．r<r0時(shí)，分子勢能一定為負(fù)值【答案】B【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體或氣體中的固體微粒所做的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是分子的運(yùn)動(dòng)，因此分子B的運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；分子B在分子力作用下，從相距較遠(yuǎn)處沿直線向分子A運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)r0位置之前，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做正功，分子勢能減小，則在r0位置的分子勢能最小，由于取較遠(yuǎn)處分子勢能為零，則r＝r0時(shí)分子勢能一定為負(fù)值，B正確；分子B在運(yùn)動(dòng)過程中，只有分子勢能與分子動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)上述在r0位置的分子勢能最小，則r＝r0時(shí)分子動(dòng)能最大，C錯(cuò)誤；由于分子B從相距較遠(yuǎn)處沿直線向分子A運(yùn)動(dòng)，即分子勢能為零時(shí)，分子動(dòng)能不為零，當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，在B進(jìn)一步靠近A時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，分子勢能由負(fù)值減小為零，此時(shí)分子B仍然有一定的動(dòng)能，此后分子B仍然向A靠近，動(dòng)能減小，分子勢能增大，分子勢能變?yōu)檎担芍猺<r0時(shí)，分子勢能先為負(fù)值，后為正值，D錯(cuò)誤．3．(多選)一輛運(yùn)輸瓶裝氧氣的貨車，由于某種原因，司機(jī)緊急剎車，最后停下來，則下列說法正確的是 (

)A．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能增加B．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能減小C．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能不變D．汽車機(jī)械能減小，汽車(輪胎)內(nèi)能增加【答案】CD【解析】氧氣溫度不變，體積沒變，內(nèi)能不變，故A、B錯(cuò)誤；汽車機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C、D正確．4．(2023年上海模擬)兩個(gè)分子間的作用力隨分子間距離的變化如圖所示，當(dāng)分子間距從r2變?yōu)閞1的過程中 (

)A．分子勢能一直減小B．分子勢能先減小后增大C．分子勢能一直增大D．分子勢能先增大后減小【答案】B【解析】由題圖可知，當(dāng)分子間距從r2變?yōu)閞1的過程中，分子力體現(xiàn)為先引力，后斥力，所以分子力先做正功，后做負(fù)功，則分子勢能先減小后增大，B正確．5．下列說法中正確的是

(

)A．只要溫度相同，任何物體分子的平均動(dòng)能相同B．分子動(dòng)能指的是由于分子定向運(yùn)動(dòng)具有的能C．10個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢能的總和就是這10個(gè)分子的內(nèi)能D．溫度高的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定大于溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率【答案】A【解析】溫度相