分子动能和势能
1.4分子动能和分子势能(课件)-2023年高二物理 (人教版2019选择性必修第三册)
例5. 下列关于物体内能的说法中正确的是( D ) A．0℃的水比0℃的冰的内能大 B．物体运动的速度越大，则内能越大 C．水分子的内能比冰分子的内能大 D．100g0 ℃的冰比100g0℃的水的内能小
例6.一定质量的1000C水变为1000C的水蒸汽过程 中说法正确的是（ BC ） A.平均动能增大，势能增大，内能增大 B.平均动能不变，势能增大，内能增大 C.体积变大，分子力做负功，分子势能增大 D.体积变小，分子力做负功，分子势能增大
1.4
人教物理选择性必修3
分子动能与分子势能
问题：动能是怎样定义的？ 问题：分子动理论的基本内容是什么？
问题：分子在永不停息的做无规则运动，做热运动的分 子也有动能，叫分子动能，物体中每个分子的动能一样 吗？
答：由分子速率分布的图像可知每个分子动能并不一样， 而且分子相互之间在频繁碰撞，每个分子动能在不断改 变。
D．乙分子由b到d的过程中， 两分子间的分子势能一直增大
例2.(1)0˚C下1mol的冰和水哪个分子势能大，为什 么？ 答：温度相同，平均动能相同，分子的总动能也 相同，由于冰变成水要吸热，内能增加，所以分 子势能增大了。
(2) 20 ˚C的1g氢气和1g氧气哪种分子的总动能大， 为什么？分子平均速率一样吗？哪个大？ 答：温度相同，平均动能相同，但氢气摩尔质量 小，物质的量大，分子数目多，所以氢气分子的 总动能大。另外氢气分子质量小，平均动能相同 的情况下平均速率也大。
《分子动能和分子势能》分子动能实验
《分子动能和分子势能》分子动能实验在我们日常生活的世界里，物质以各种各样的形式存在着。
从宏观的角度看，我们能观察到物体的运动、变形和状态的变化；而从微观的角度深入，我们会发现物质是由无数微小的分子组成的。
这些分子并不是静止不动的，它们处于不断的运动之中，具有一定的能量，这就是分子动能。
为了更深入地理解分子动能，让我们一起来探讨一下相关的实验。
首先，我们需要了解什么是分子动能。
简单来说，分子动能就是分子由于运动而具有的能量。
分子的运动形式多种多样，包括平动、转动和振动。
温度是分子热运动剧烈程度的宏观表现，温度越高，分子的热运动越剧烈，分子动能也就越大。
为了研究分子动能，科学家们设计了许多精妙的实验。
其中一个经典的实验是布朗运动实验。
布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动。
我们可以通过显微镜来观察布朗运动。
将微小的花粉颗粒放入水中，然后在显微镜下观察。
可以看到花粉颗粒并不是静止的，而是在不断地做无规则的运动。
这种运动并不是花粉颗粒自身有动力去运动，而是周围的水分子不断撞击花粉颗粒，由于水分子的运动是无规则的，所以对花粉颗粒的撞击也是无规则的，从而导致花粉颗粒做布朗运动。
通过这个实验，我们可以间接证明分子在不停地做无规则运动，具有分子动能。
因为水分子的运动是由分子动能驱动的，它们的撞击传递了能量给花粉颗粒，使得花粉颗粒运动起来。
另一个与分子动能相关的实验是扩散实验。
比如说，我们在一个密闭的容器中，一边注入浓氨水，另一边注入酚酞溶液。
过一段时间后，会发现酚酞溶液逐渐变红。
这是因为氨分子在不断地运动，从浓氨水的一边扩散到了酚酞溶液的一边，并与酚酞发生了化学反应，导致溶液变红。
这个实验表明，分子在不停地运动，具有分子动能，能够从浓度高的区域向浓度低的区域扩散。
还有一个实验可以帮助我们理解分子动能，那就是气体的热膨胀实验。
当我们给一定量的气体加热时，会发现气体的体积会增大。
这是因为气体分子的动能增加了，运动更加剧烈，分子之间的碰撞更加频繁和有力，从而导致气体的压强增大，体积膨胀。
1.4分子动能和分子势能
1.4分子动能和分子势能基础导学要点一、分子动能1、分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2、单个分子的动能(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能．(2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．3、分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．4．物体内分子的总动能物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．要点二、分子势能1．分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图所示)由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关．3．分子势能的影响因素(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关．(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的．要点三、内能的理解（1）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。
（2）研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。
（3）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。
（4）组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。
要点突破突破一：分子动能与温度的关系1．单个分子的动能由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义．2．分子的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能．(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同．【特别提醒】物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大．突破二：影响分子势能大小的因素随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关．1.分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，而后者的位置确定在r＝r0处．2．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．但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关．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)．例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了．突破三：对物体内能的理解1．内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．2．物体的内能跟物体的机械运动状态无关．3．决定因素(1)在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；(2)在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积．4．内能与机械能的区别和联系突破四：温度、内能、热量、热能这几个热学概念的区别1．温度：温度的概念在前边已经具体地学过，其高低直接反映了物体内部分子热运动的情况，所以在热学中温度是描述物体热运动状态的基本参量之一．温度是大量分子热运动的集体表现．是含有统计意义的，对于单个分子来说，温度是没有意义的．2．内能：物体内所有分子的动能和势能的总和．内能和机械能是截然不同的，内能是由大量分子的热运动和分子之间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体的相对位置及形变所决定的能量，内能和机械能之间可以相互转化．3．热量：是指热传递过程中内能的改变量．热量用来量度热传递过程中内能转移的数量．一个物体的内能是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物理量．4．热能：是内能通俗的而不甚确切的说法．典例精析题型一：分子力做功与分子势能的关系例一．（多选）设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子在从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法正确的是(不考虑其他分子的影响)()A．r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B．r＝r0时，动能最大，势能最小C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．以上说法都不对解析：答案：ABC变式迁移1：（多选）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F＞0时为斥力，F＜0时为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子从a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子从b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析：乙分子由a运动到达c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到达c 时速度达到最大，而后受甲的斥力减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功至c点，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错误．答案：BC题型二：物体的内能及有关因素例二．关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．水分子的内能比冰分子的内能大B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C．一定质量的0 ℃的水结成的0 ℃的冰，内能一定减少D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能解析：因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小．答案：C【反思总结】分析物体内能变化的基本方法有两种：(1)根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三看体积．(2)从能量的观点分析(即根据热力学第一定律)，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越．变式迁移2：（多选）关于质量和温度均相同的一杯水和一个钢球，下列说法正确的是() A．它们的内能一定相等B．它们的分子平均动能一定相等C．它们的分子的平均速率一定相等D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变解析：水和钢球温度相同，分子的平均动能相同，故B对，但水分子、钢球分子质量不同，平均速率不同，C错；水和钢球分子势能不一定相同，内能可能不同，故A错，由于两者温度相等，不会发生热传递现象，所以它们的内能各自保持不变，D对．答案：BD强化训练一、选择题1、有甲、乙两分子，甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在相互间分子力作用下，由远处沿x轴向甲靠近，两分子的分子势能P E与两分子间距离x的关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（）A．乙分子在Q点时处于平衡状态B．乙分子在P点时加速度为0C．乙分子由P到Q的过程中分子力做正功D．乙分子由P到Q过程中分子势能一直减小【答案】B【解析】AB．乙分子在P点时，势能最小，分子引力和斥力相等，合力为零，加速度为零，处于平衡状态，A错误，B正确；CD．乙分子由P到Q的过程中分子力一直做负功，分子势能一直增加，CD错误。
人教版高中物理 选择性 必修第三册：分子动能和分子势能【精品课件】
(3)若分子力表现为斥力,分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小;
分子间距离减小时,分子力做负功,分子势能增大。
知识归纳
1.分子势能与分子力做功的关系
(1)分子力做正功,分子势能减小,分子力做了多少正功,分子势能就减小多
少。
(2)分子力做负功,分子势能增加,克服分子力做了多少功,分子势能就增加
(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?
要点提示 (1)50 ℃的水。
(2)50 ℃的水。
(3)温度。
知识归纳
1.单个分子的动能
(1)物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能且不为零。
(2)分子在永不停息地做无规则热运动,每个分子的动能都在无规则变化。
乘客的内能也增大了。”这种说法对吗?为什么?
要点提示 这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了,物
体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的,与机械运动
无关,机械运动速度的变化以及竖直高度的变化仅改变乘客的机械能,不能
以此判断其内能的变化情况。
知识归纳
1.内能的决定因素
(1)宏观因素:物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决
3.物体内分子的总动能
(1)定义:分子的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
(2)决定因素:它等于分子的平均动能与分子数的乘积,即它与物体的温度
和所含的分子数目有关。
实例引导
例1 关于分子动能,正确的说法是(
)
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
高中物理人教版 选择性必修第三册教案讲义：分子动能和分子势能
分子动能和分子势能（答案在最后）素养目标1.了解温度是分子平均动能的标志，是微观粒子热运动的宏观表现．了解什么是分子势能，知道什么是物体的内能，了解内能和机械能的区别．(物理观念)2．理解分子力做功的特点，理解物体的内能与哪个宏观量有关．(科学思维)3．探究分子力做功与分子势能变化的关系．(科学探究)自主落实·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二、分子势能1．定义：分子间存在着相互作用力，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．3．分子势能与分子间距离的关系(1)当r>r0时，分子间的作用力表现为______，若r增大，需克服引力做功，分子势能________．(2)当r<r0时，分子间的作用力表现为______，若r减小，力做负功，分子势能增大，分子势能________．(3)当r＝r0时，分子间的作用力为0，分子势能________．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________关．一般说来，物体的__________和__________会随之改变．情境体验同学们应该有经验：在给自行车打气时，打气筒壁会变热，初中时我们就知道是我们对打气筒内的气体做了功，气体内能增加，温度升高了．同学们能不能说一下内能增加的表现．合作探究·能力素养全提升探究一影响分子动能的因素情境探究如图所示，分别向10℃和50℃的水中滴入一滴红墨水，探究：(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．核心归纳1.温度的微观含义温度是分子平均动能的标志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同时刻同一分子的速率一般也不相同，故单个分子的动能无意义．温度是物体内大量分子热运动的集体表现．只要温度相同，分子的平均动能就相同，但分子的平均速率不一定相同．2．分子热运动的平均动能(1)分子的平均动能不可能为零，因为分子无规则运动是永不停息的．(2)平均动能与平均速率的关系可简单地理解为：E k＝12mv2，m为该物质分子的质量．(通常提到的分子速率一般是指分子的平均速率，单个分子的速率无意义)(3)分子的动能与宏观物体的运动无关，也就是分子热运动的平均动能与宏观物体运动的动能无关．3．温度与分子动能、分子平均动能的关系(1)在宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量．在微观上，温度是物体中分子热运动的平均动能的标志．(2)在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同．温度升高，分子平均动能增加；温度降低，分子平均动能减少．(3)在同一温度下，虽然不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分子质量不一定相同，所以分子热运动的平均速率不一定相同．应用体验例1(多选)下列说法中正确的是()A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B．分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能量C．物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温度很高D．温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率[试解]针对训练1.容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内()A.冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B．水的分子平均动能等于冰的分子平均动能C．一个水分子的动能一定大于一个冰分子的动能D．一个水分子的动能一定等于一个冰分子的动能探究二影响分子势能的因素情境探究地球和月亮间相互吸引具有势能．相互作用的分子之间是不是也具有势能呢？核心归纳1.分子势能的变化规律及判断依据分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少；分子力做负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少．(1)r>r0时，r增大，分子势能增加，反之，减少．(2)r<r0时，r增大，分子势能减少，反之，增加．(3)r→∞时，分子势能为零；r＝r0时，分子势能最小．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，分子作用的合力为斥力，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＝r_〖0〗〗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力是做正功，还是做负功．应用体验例2(多选)分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图中曲线所示，曲线与横轴交点为r1，曲线最低点对应横坐标为r2(取无穷远处E p为0)．下列说法正确的是() A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小B．当r<r1时，分子势能和分子间作用力都随r减小而增大C．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离减小而增大D．当r1<r<r2时，随着分子间距离r增大，分子力先做正功后做负功[试解]针对训练2.下列关于分子力、分子势能与分子间距离的关系的说法中正确的是()A．分子间的分子力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大B．分子间的引力、斥力和分子力均随着分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大3.(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，相关说法正确的是()A．在r>r0阶段，F做正功，分子势能减少B．在r<r0阶段，F做负功，分子势能减少C．在r＝r0时，分子势能最小D．在r＝r0时，分子势能为零探究三物体的内能情境探究一架飞机在空中以某一速度飞行，由于飞机中所有分子都具有飞机的速度，所以分子具有动能，又由于飞机在空中，飞机中所有分子都离地面有一定高度，以地面为零势能面，所以分子具有势能，上述动能和势能的总和就是飞机的内能，当飞机停在地上时，飞机的内能为零．以上说法是否正确，为什么？核心归纳1.内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．2．物体内能的决定因素：(1)从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定．(2)从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．3．内能与机械能的区别和联系：项目内能机械能对应的运微观分子热运动宏观物体机械运动动形式能量常见分子动能、分子势能物体的动能、重力势能和弹性势能的形式能量的决定因素由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动、与地球相对位置或物体形变决定影响因素物质的量、物体的温度和体积物体做机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)或弹性形变是否为零永远不能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应用体验例3[2022·上海奉贤致远高级中学高二期末]关于物体的内能，下列说法正确的是() A．水分子的内能比冰分子的内能大B．物体所处的位置越高分子势能越大C．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能[试解]针对训练4.[2022·山东栖霞高二下月考](多选)下列说法正确的是()A．内能不同的物体，温度可能相同B．温度低的物体内能一定小C．同温度、同质量的氢气和氧气，氢气的分子总动能大D．物体机械能增大时，其内能一定增大学以致用·随堂检测全达标1.(多选)下列说法正确的是()A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能C.同一物体中，每个分子的动能总是相同的D．温度高的物体分子平均速率大于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率2．若某种气体分子之间的作用力表现为引力，一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()A．如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能不变B．如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能减小C．如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能增大D．如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能减小3．(多选)分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图像如图甲、乙所示(取无穷远处分子势能E p＝0)，下列说法正确的是()A．乙图为分子势能与分子间距离的关系图像B．随分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快D．在r<r0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小4．分子动能和分子势能自主落实·必备知识全过关一、1．热运动2．平均动能3．平均动能二、1．无关分子势能2．(1)体积(2)距离3．(1)引力增大(2)斥力增大(3)最小三、1．热运动动能分子势能3．温度体积温度体积情境体验提示：(1)气体分子个数增多；(2)打气筒内的气体温度升高，所以气体分子的平均动能增加；(3)气体分子间距本身大于平衡距离，打气时分子间距减小，分子力做负功，分子势能增加．合作探究·能力素养全提升探究一情境探究提示：(1)50℃的水．(2)50℃的水．(3)温度．应用体验[例1]解析：温度相同，物体分子的平均动能相同，A正确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能量，B正确；物体的温度是对大量分子而言的，对于少数分子没有意义，C错误；温度低的物体中分子的运动速率不一定小于温度高的物体中分子的运动速率，D错误．答案：AB针对训练1．解析：冰水混合物温度为0℃，冰、水温度相同，二者分子平均动能相同，故选项A错误，B正确；相同温度的冰和水内个别分子的动能是随时变化的，比较个别分子的动能没意义，故选项C、D错误．答案：B探究二情境探究提示：分子之间也具有势能．应用体验[例2]解析：A对：分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小．B对：由图可知当r<r1时，分子势能随r减小而增大；当r<r1时，分子间作用力表现为斥力，随r 减小而增大．C对：当分子间作用力表现为斥力时，随分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大．D错：当r1<r<r2时，分子力表现为斥力，随着分子间距离r增大，分子力一直在做正功．答案：ABC针对训练2．解析：当两个分子间的距离r>r0时，分子力表现为引力，随着分子间距离的增大先增大后减小，A错误；分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，随分子间距离的增大而减小，当分子力表现为引力时，分子力总是随分子间距离的增大先增大后减小，当分子力表现为斥力时，分子力总是随分子间距离的增大而减小，B 错误；当分子力表现为引力时，分子力总是随分子间距离的增大先增大后减小，因克服分子力做功，分子势能总是随分子间距离的增大而增加，C错误；当分子力表现为斥力时，分子力总是随分子间距离的减小而增大，因克服分子力做功，故分子势能随分子间距离的减小而增加，D正确．答案：D3．解析：在r>r0阶段，分子力表现为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减少，A正确；在r<r0阶段，分子力表现为斥力，相互靠近时分子力做负功，分子势能增加，B错误；由以上分析知，分子势能先减少、后增加，在r＝r0时，分子势能最小且小于零，C正确，D错误．答案：AC探究三情境探究提示：不正确，飞机的内能不是飞机的机械能，它是飞机中所有分子做无规则热运动的动能和由于分子之间的相互作用而具有的势能的总和，与飞机的高度和飞机速度无关．应用体验[例3]解析：分子的内能与温度、质量等因素有关，所以水分子的内能不一定比冰分子的内能大，A错误；物体所在的位置越高，所具有的重力势能可能越大，但分子势能不一定越大，分子势能和分子间的作用力有关，B错误；一定质量的0℃的水结成0℃的冰，温度不变，体积变大，所以内能一定减小，C正确；内能与宏观运动无关，运动物体的内能不一定大于静止物体的内能，D错误．答案：C针对训练4．解析：物体的内能大小是由温度、体积、分子数共同决定的，内能不同，物体的温度可能相同；温度低的物体，内能不一定小，A正确，B错误；同温度、同质量的氢气与氧气分子平均动能相等，但氢气分子数多，故氢气的分子总动能大，C正确；机械能增大，若物体的温度、体积不变，内能则不变，D错误．答案：AC学以致用·随堂检测全达标1．解析：A对：温度是分子平均动能的标志，温度相同，则物体分子的平均动能相同．B 错：分子动能是指分子做无规则运动所具有的能．C错：同一物体中，每个分子的速率不一定相同，其动能也不一定相同．D对：若组成物体的物质相同，温度高的物体分子平均速率大．答案：AD2．解析：A、B错：如果保持该气体体积不变，则分子势能不变，当温度升高时，分子平均动能增大，其内能增大．C对，D错：如果保持其温度不变，则分子平均动能不变，当体积增大时，分子势能增大，其内能增大．答案：C3．解析：A对：r0是平衡位置，E pr图像中，r＝r0处，分子势能最小，且小于零；F r图像中，r＝r0处，分子力为零，所以乙图为E pr图像，甲图为Fr图像．B错：甲图为Fr图像，根据图像可知，分子从靠得很近的位置开始，随分子间距离的增大，分子力先减小后增大，再减小．C对：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快．D对：在r<r0阶段，随着分子间距离增大，分子力减小，分子力做正功，分子势能减小．答案：ACD。
分子动能和分子势能_课件
高中物理选择性必修3 第一章 分子动理论
子动能和分子势能
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标
知道分子热运动的动能跟温度有关。知道温度是分子热运 动平均动能的标志。渗透统计的方法。 知道什么是分子势能，改变分子间的距离必须克服分子力 做功。知道分子势能跟物体体积有关
知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关 能够区别内能和机械能
分子势能随分子间距离变化的特点
分子间的作用力表现为斥力，要减小分子 间的距离必须克服斥力做功 分子间作用力与分子距离的关系 因此，分子势能随分子间距离的减小而增大
分子势能随分子间距离变化的特点
所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点 规定无穷远处的分子势能为0，则
注意：
不能简单理解为距离越大，分 子势能越大； 距离越小，分子势能就越小
分子的动能
分子运动
存在分子动能
分子做无规则运 动而具有的能量
分子运动无规则
分子平均动能： 物体里所有分子动能的平均值
大量分子的运动速率不尽相同，动能也有大有小，而且在不断 改变，在研究热现象时，有意义的不是单个分子的动能，而是 大量分子动能的平均值。
分子动能的标志
温度越高，分子的无 规则热运动越剧烈
温度与分子平均动能的关系
温度升高时，每个分子的动能都增大吗？
温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义 温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能 都增大，个别分子的动能可能增大，也可能减小，但总体上 所有分子的动能之和一定是增加的。
温度与分子平均动能的关系
同一温度下，所有物质的分子的平均速率大小都相同吗？
内能
理解影响内能的因素 理解内能变化的三种方式 理解内能与机械能无关
分子动能和分子势能-高二物理课件(人教2019选择性必修第三册)
A
r0
B
构建模型：设空间两个相距无穷远的分子， 让分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。
（1）分子间距离r>r0时，分子间的作用力表现为 力，力的方向与分
子的位移方向
，分子间的作用力做 功，分子势能
。
（2）当分子间距离r=r0时，分子间的作用力为0，分子势能减到最 。
（3）当分子间距离r<r0时，分子B继续向分子A靠近，分子间的作用力
复习回顾
1.一定质量的气体影响其压强的因素有哪些？
微观：分子平均速率、分子数密度 宏观：温度、体积
2.物体动能的表达式是怎样的？ 3.分子力随分子间距变化的规律如何用F—r图像来描述？ 4.分子动理论的内容有哪些？
分子动理论
本章知识框架
物体是由大量 分子组成的
分子热运动
分子间的作用力
油膜法测 分子直径 分子运动速率 气体压强
思考： （1）温度升高，所有分子的动能都增大吗？
温度升高，分子的平均动能一定增大，但不是所有分子的动能都增大。
（2）200C下的氮气和氧气，谁的分子平均动能较大？ 分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关。
（3）200C下的氮气和氧气，谁的分子平均速率较大？
不同物质的分子质量一般不同，所以 同一温度下，不同物质的分子平均动能相同，但平均速率一般不同。
三、物体的内能
1.物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
(1)任何物体都具有内能 (2)内能包含的分子动能和分子势能与机械能中的动能和势能截然不同。
2.决定物体内能的因素：
微观：
分子平均动能 分子势能（分子间距）
分子总数
宏观：
高一物理分子的动能势能和内能
3.下列说法正确吗? A.物体所有分子 的动能的总和=物体的动能 B.速度快的分子速度慢的分子温度低 C.温度高物体中的分子运动速度大于温度低的 物体中的分子运动速度. 4.10Kg500C水分子的平均动能------1Kg500C的分子平均动 能 10Kg500C水分子的平均势能------- 1Kg500C的分子平均势能 10Kg500C水的内能------- 1Kg500C的水的内能 10Kg500C水的内能------- 10Kg500C的水蒸气的内能
两者联系：
1、在国际单位制中两者.
(5)焦耳测定热功当量实验
例题:
1、质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能, 则: （B） 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. 2、下列说法中正确的是: （A，C） A.做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程; B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的,因此对物体做 功就是对物体传热; C.热量是在热传递中,从一个物体向另一个物体或物体一部 分向另一部分转移的内能的多少; D.高温的物体具有热量多,低温的物体具有热量少; E.冷和热的物体混合时,热的物体把温度传给冷的物体,最后 温度相同.
二.分子的势能
地面上的物体,由于与地球相互作用 发生弹性形变的弹簧, 相互作用 分子间相互作用 分子势能 重力势能 弹性势能
2.分子势能:分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能.
说明(1)如果r>r0分子势能随r增大而增大,这与弹簧拉伸相似;
如果r<r0,分子势能随r减小而增大这与弹簧压缩相似;r=r0势 能最小. (2)一个物体的体积改变,分子势能也随改变,因此分子势能 和它的体积有关.
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3、关于物体内能,下列说法中正确的是: （A，C） A.手感到冷时,搓搓手就会感到暖些,这是利用做功来改变物体 内能; B.将物体举高或使它们的速度增大,是利用作功来使物体内能 增大; C.阳光照晒衣服,衣服的温度升高,是利用热传递来改变物体内 能的; D.用打气筒打气,筒内气体变热,是利用热传递来改变物体的内 能.
• 两者区别 两者区别: ⑴做功改变内能:实质上是其它形式的能和内 做功改变内能 实质上是其它形式的能和内 能之间转化. 热传递:实质上是各物体 能之间转化 ⑵热传递 实质上是各物体 间内能的转移.⑶ 间内能的转移 ⑶做功和热传递在改变内能效 果上是等效的. 果上是等效的
两者联系： 两者联系：
1、在国际单位制中两者单位相同。 、在国际单位制中两者单位相同。 2、热功当量：J =4.2焦/卡. 、热功当量： 焦卡
二.分子的势能 分子的势能
地面上的物体,由于与地球相互作用 地面上的物体 由于与地球相互作用 发生弹性形变的弹簧, 发生弹性形变的弹簧 相互作用 分子间相互作用 分子势能 重力势能 弹性势能
2.分子势能 分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能 分子势能:分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能 分子势能 分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能.
(3)小结 小结
做功能改变物体的内能。并且对物体做功时， 做功能改变物体的内能。并且对物体做功时， 有机械能转化为内能，物体内能增加。 有机械能转化为内能，物体内能增加。物体 对外做功时，有内能转化为机械能， 对外做功时，有内能转化为机械能，物体内 能减少。 能减少。
(4)热传递也可以改变物体的内能 热传递也可以改变物体的内能
四:分子的动能势能和内能
一.分子的动能 分子的动能
分子运动 存在分子动能 分子运动无规则
分子运动速 率的规律
分子平均 动能
1.分子动能 分子由于运动而具有的能量 每个分子的动能各不相 分子动能:分子由于运动而具有的能量 分子动能 分子由于运动而具有的能量,每个分子的动能各不相 大量分子的动能才有意义,物体内分子动能的平均值称为分子 同,大量分子的动能才有意义 物体内分子动能的平均值称为分子 大量分子的动能才有意义 的平均动能,温度是分子平均动能大小的标志 温度是分子平均动能大小的标志. 的平均动能 温度是分子平均动能大小的标志 说明:分子动能从微观上看与分子的个数和平均动能有关 说明 分子动能从微观上看与分子的个数和平均动能有关, 分子动能从微观上看与分子的个数和平均动能有关 分子动能从宏观上看与物体的质量,摩尔质量和温度有关 摩尔质量和温度有关. 分子动能从宏观上看与物体的质量 摩尔质量和温度有关
说明(1)如果r>r 分子势能随r增大而增大 这与弹簧拉伸相似; 增大而增大,这与弹簧拉伸相似 说明 如果 0分子势能随 增大而增大 这与弹簧拉伸相似
如果r<r 分子势能随 减小而增大这与弹簧压缩相似 分子势能随r减小而增大这与弹簧压缩相似;r=r0势 如果 0,分子势能随 减小而增大这与弹簧压缩相似 最小. 能最小 (2)一个物体的体积改变 分子势能也随改变 因此分子势能 一个物体的体积改变,分子势能也随改变 分子势能也随改变,因此分子势能 和它的体积有关. 和它的体积有关
4、对于下列物体内能的议论，正确的有（ A.0°C的水比.0° C的冰内能大。 B.物体运动的速度越大，则内能越大。 C.水分子的内能比冰分子的内能大。
Hale Waihona Puke D ）D.100克.0° C的冰比100克.0° C的水内能小。 5、某系统在初状态具有内能J焦耳，在外界对它做了J/2 焦耳的功后，它放出J/5焦耳的热量，系统在这一过程中 内能的增量是多少焦耳？ （0.3J）
(三)教学过程 三 教学过程 1. 复习提问 (1)什么叫做物体的内能 什么叫做物体的内能? 什么叫做物体的内能 (2)物体的内能跟什么有关 物体的内能跟什么有关? 物体的内能跟什么有关
2.引入新课 引入新课
3.进行新课 进行新课 (1)对物体做功，物体的内能会增大。 对物体做功， 对物体做功 物体的内能会增大。
气体膨胀温度降低的实验。 气体膨胀温度降低的实验。
(2)用功来量度内能的改变。做功可以改变物体 用功来量度内能的改变。 用功来量度内能的改变 的内能，对物体做的功越多， 的内能，对物体做的功越多，物体的内能增加 得越多，物体对外做的功越多， 得越多，物体对外做的功越多，物体的内能减 小得也越多，所以， 小得也越多，所以，我们可以用功来量度内能 的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。 的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。 如果对物体做了2焦的功 物体的内能会增加2 焦的功， 如果对物体做了 焦的功，物体的内能会增加 焦。 其实各种形式的能，都可以用功来量度， 其实各种形式的能，都可以用功来量度，因此 国际单位制规定： 国际单位制规定：各种形式的能的单位都是焦 耳。
第五节 做功和内能的改变
• (一) 教学目的 一 • 使学生知道做功可以改变物体内能的一 些事例； 些事例；知道可以用功来量度内能的改 变，能用做功和内能改变的关系来解释 摩擦生热等常见的物理现象。 摩擦生热等常见的物理现象。 • 热传递改变物体的内能 (二)教具 二 教具 压缩空气引火器， 压缩空气引火器，机械能转化热能演示器 无色玻璃瓶，橡胶瓶塞，打气筒等。 ，无色玻璃瓶，橡胶瓶塞，打气筒等。
演示实验：压缩空气引火实验 是实验室 是实验室3) 演示实验：压缩空气引火实验(是实验室
组织学生议论实验现象说明了什么
列举其他事例 归纳学生所举事例，得出对物体做功， 归纳学生所举事例，得出对物体做功，物 体的内能就会增大。 体的内能就会增大。 做功能不能使物体的内能减小 ? (2)物体对外做功时，本身的内能会减小。 物体对外做功时，本身的内能会减小。 物体对外做功时
3.下列说法正确吗 下列说法正确吗? 下列说法正确吗 A.物体所有分子 的动能的总和 物体的动能 物体所有分子 的动能的总和=物体的动能 B.速度快的分子速度慢的分子温度低 速度快的分子速度慢的分子温度低 C.温度高物体中的分子运动速度大于温度低的 温度高物体中的分子运动速度大于温度低的 物体中的分子运动速度. 物体中的分子运动速度 4.10Kg500C水分子的平均动能 水分子的平均动能------1Kg500C的分子平均动 水分子的平均动能 的分子平均动 能 10Kg500C水分子的平均势能 水分子的平均势能------- 1Kg500C的分子平均势能 水分子的平均势能 的分子平均势能 10Kg500C水的内能 水的内能------- 1Kg500C的水的内能 水的内能 的水的内能 10Kg500C水的内能 水的内能------- 10Kg500C的水蒸气的内能 水的内能 的水蒸气的内能 10Kg00C水的内能 水的内能------- 10Kg00C的冰的内能 水的内能 的冰的内能
(5)焦耳测定热功当量实验
例题:
1、质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能, 则: （B） 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. 2、下列说法中正确的是: （A，C） A.做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程; B.做功和热传递在改变物体内能上是等效的,因此对物体做 功就是对物体传热; C.热量是在热传递中,从一个物体向另一个物体或物体一部 分向另一部分转移的内能的多少; D.高温的物体具有热量多,低温的物体具有热量少; E.冷和热的物体混合时,热的物体把温度传给冷的物体,最后 温度相同.
小结本课
作业 1、整理课堂笔记。 2、资料上相关练习。
练习:在相同的温度下 完成下列填充 练习 在相同的温度下,完成下列填充 在相同的温度下 1.氢气分子的平均动能 氢气分子的平均动能---------氧气分子的平均动能 氢气分子的平均动能 氧气分子的平均动能 氢气分子的平均速率--------氧气分子的平均速率 氧气分子的平均速率 氢气分子的平均速率 2.1000C水分子的平均动能 水分子的平均动能------- 1000C水蒸气分子的平均 水分子的平均动能 水蒸气分子的平均 动能. 分子势能呢? 00C冰分子的平均动能 冰分子的平均动能------- 00C水 动能 分子势能呢 冰分子的平均动能 水 分子的平均动能.分子势能呢 分子势能呢? 分子的平均动能 分子势能呢
三.物体的内能 物体的内能
物体里所有分子的动能和势能的总和,物体内能的多 物体里所有分子的动能和势能的总和 物体内能的多 少跟物质的量及物体的温度和体积有关,物体的内能 少跟物质的量及物体的温度和体积有关 物体的内能 和物体的机械能是不同的,要加以区别 要加以区别.内能是一个宏 和物体的机械能是不同的 要加以区别 内能是一个宏 观量. 观量