【新教材】高中物理选择性必修三--1.4分子动能和分子势能 同步精选课件（20页ppt）

(共20张PPT)
第
节
4
分子动能和分子势能
高中物理 选择性必修第三册
第一章
知道温度是分子热运动平均动能的标志。
知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离有关。
知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关。
能够区别内能和机械能。
学习目标
引入
地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？
复习
电势能：
重力势能：
由于物体和地球之间存在着相互作用力，并凭借其位置而具有的能。
由于电荷之间存在着相互作用力，并凭借其位置而具有的能。
分子势能：
分子间也存在相互作用力，那么，分子间是否也存在势能呢？
如果存在，有什么特点？
一、分子动能
2、分子平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。
1、(单个)分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能。
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。在热现象的研究中，研究单个分子意义不大，因为其毫无规则可言，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。
3、分子的平均动能由温度决定：
①从宏观角度看：温度是描述物体冷热程度的物理量。
②从微观方面看：温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。 温度越高，分子热运动越剧烈，则平均动能越大。
温度是分子热运动平均动能的唯一标志。
特别提醒：分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关.
在同一个温度下，物体分子的速度绝大部分分布在某个值附近，但总是有小部分速度很大的和速度很小的。
特别注意
温度是大量分子热运动的宏观表现，对于单个分子来说温度是没有意义的，因此不能说温度升高，某个分子动能增大。
温度升高，分子的平均动能增大，但并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.
③ 不论物质是否相同，只要温度相同，分子的平均动能都相同。
由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同.
物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与温度和所含分子数有关
二、分子势能
地面附近的物体与地球之间有引力的作用，物体被举高后，地球和这个物体组成的系统就具有了势能。
用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之间存在力（引力或斥力）的作用，这个系统也具有了势能。
总之，如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置决定的。
我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间有分子势能。
1、分子势能：分子间存在着相互作用引力和斥力，因此分子间具有由它们的相对位置所决定的能。
2、分子力做功与分子势能的关系.
r
F斥
F引
F合
F
r0
一般选取两分子间距离无穷远时，分子势能为零．
① 在r＞r0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐 靠近至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小．
在r＜r0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中，分子力也做正功，分子势能也减小．
当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小．
分子力的图像与分子势能图像的联系与区别
从图中我们也能看出，r由无穷远开始减小的过程中，分子势能是先减小后增大的，且在r=r0的时候分子势能最小。注意并不为零，而是负值
3、决定分子势能的因素：
从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。
从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。
物体的体积越大，分子势能不一定越大。
如相同质量0℃的水和0℃的冰，冰的体积大，但水分子的势
能大于冰分子的势能
分子势能为0和分子势能最小的含义不同。
如前者与选择的零势能点有关，后者的位置确定在r=r0处
1、内能=分子动能+分子势能 任何物体都具有内能，不为零。
2、内能的决定因素
3、改变内能的两种方式：改变温度和体积。
三、物体的内能
(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积决定。
(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定.
4、一般的物体具有内能还会具有机械能，两者没有内在的而必然
联系。但一定条件下可以相互转换，例如摩擦生热。
温度内能和热量的区别
项目 分子动理论观点 表达方式 存在形式 关系
温度 物体的冷热程度 只能说升高、降低、是多少；不能说传递转移 状态量 ①温度不变，内能不一定不変
②内能增加，不一定升温
③内能减小，不一定降温。
④内能增加，不一定吸热
内能 所有分子，其分子动能和分子势能的和 具有；含有 状态量 热量 在热传递过程中能量转移的数量 不能说具有，含有、所含多少能量。要说吸收，放出多少能量 过程量 本课小结
一、分子动能
温度是分子平均动能的标志。
二、分子势能
Ep随r 的变化关系
r0
Ep
r
O
三、内能
决定因素
分子动能
分子势能
体积
分子总数
温度
物质的量
当堂检测
1.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小于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率
A
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：分子在不同时刻的动能是不同的，但分子的平均动能相等。
C错：同一物体中，每个分子的速率不相同，其动能也不相同。
D错：若组成物体的物质相同，温度高的物体分子平均速率大。
2.［多选］当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是（　　）
A.两种气体分子的平均动能相等
B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C.两种气体分子热运动的总动能相等
D.两种气体分子热运动的平均速率相等
解析：
A对：因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同。
B对，D错：因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而分子平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大。
C错：虽然气体质量和分子平均动能（温度）都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不相等，分子热运动的总动能就不相等。
AB
3.下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是 （　　）
A.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增大
B.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
C.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
【解析】　A、B错：当分子力表现为引力时，则r>r0，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能随着分子间距离的增大而增大。
C错，D对：当分子力表现为斥力时，则rD
4.如图所示为一分子势能随距离变化的图像，由图可知（　　）
A.r1处为分子的平衡位置
B.r2处为分子的平衡位置
C.无穷远处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力
D.若r解析：A错，B对：由题图知，r2处分子势能最小，故r2处为分子的平衡位置。
C错：无穷远处，分子间无相互作用力，但分子势能不是最小。
D错：若，则r小于分子之间的平衡距离，r越小，分子势能越大，分子间的斥力大于引力。
B
5.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
【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。
C
谢 谢！