选择性必修三第一章分子动理论：第4节 分子动能和分子势能（共24张ppt）

(共24张PPT)
1.4 分子动能和分子势能
复习：
分子动理论的内容是什么？
物体是由大量分子组成的；
分子在做永不停息的无规则运动；
分子之间存在着相互作用力。
运动的足球具有动能
像一切运动着的物体一样，
做热运动的分子也具有动能：分子动能
做无规则热运动的分子呢？
一、分子动能
1. 分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。
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，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，因而，这里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。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
一、分子动能
1. 分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。
2. 分子热运动平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫分子热运动的平均动能。
思考：如图，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
3. 温度
温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。
①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量
②微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志
温度是分子热运动平均动能的唯一标志。
一、分子动能
一、分子动能
思考1：同一温度下，不同物质分子的平均动能是否相同？例如250C的O2分子和H2分子
物质分子的平均动能只由温度决定
思考2：同一温度下，不同物质分子的平均速率是否相同？例如250C的O2分子和H2分子
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也不一定相同．
思考3：温度升高时，分子的平均动能增大，那每一个分子的动能都会增大吗？
温度是大量分子运动的集体表现，所以不一定
思考4：物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？
不会，物质分子的平均动能只由温度决定，并且分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关.
一、分子动能
4. 注意
①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。
②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。
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。
一、分子动能
5. 分子的总动能
所有分子热运动的动能总和
等于分子的平均动能与分子数的乘积。
与分子的 总个数 和 平均动能 有关
与 物质的量 和 温度 有关
微观上看：
宏观上看：
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。
G
发生弹性形变的弹簧，弹簧各部分间有相互作用，有弹性势能。
总之，如果宏观物体之间存在相互作用力，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，所以分子间有势能？
二、分子势能
设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。
①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。
构建模型
定性分析分子力做功情况
②当r思考与讨论
分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢
1. 分子势能：相互作用的分子之间，由相对位置所决定的能称为分子势能
二、分子势能
半定量分析分子力做功情况
分子作用力曲线与r轴之间所围面积等于分子力所做的功。
①当r>r0时，随着r不断减小，分子力做正功，r轴下方所围面积代表正功的多少，所围面积越来越大，分子力做正功越来越多。
②当r2. 分子势能大小和分子之间距离的关系
二、分子势能
半定量分析分子势能变化情况
取无穷远处分子势能为0
分子力所做的功等于分子势能的减少
①当r>r0时，随着r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越小。
③当r②当r＝r0时，分子势能最小。
物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。
【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。
2. 分子势能大小和分子之间距离的关系
二、分子势能
一般选取两分子间距离无穷远时，分子势能为零。
当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小且小于零。
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（r↓），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（r↑），分子力也做正功，分子势能也减小。
③在r≥10r0时，分子力可以忽略，若取此时的分子势能为0。则分子势能与分子间距离的关系：
2. 分子势能大小和分子之间距离的关系
二、分子势能
r
r0
F
10r0
v
r增大，Ep增大
F引
F斥
v
r减小，Ep增大
无限远时分子势能EP=0
EP
当r=r0时,分子势能最小且小于零.
向上平移即可，势能改变是绝对的。
注意：
1、若取 r0处为零势能点，则分子势能都大于0.
2、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。
2. 分子势能大小和分子之间距离的关系
二、分子势能
3. 分子势能的影响因素
微观上与分子之间的距离有关
宏观上与物体的体积有关
不是。例如00C的水变成00C的冰后，体积变大，但分子势能变小。
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看在变化过程中分子间作用力做正功还是负功。
思考：是不是体积越大，分子势能越大；体积越小，分子势能越小？
三、内能
1. 内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
思考：炽热的铁水有内能，冰山有没有内能？
内能普遍性：任何物体都具有内能
一切物体都是由分子组成
所有分子都在永不停息地做无规则热运动
分子存在相互作用力
三、内能
1. 内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
思考：决定内能的因素有哪些？
2.决定物体内能的因素（内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义）
①从宏观上看：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。
宏观：
物质的量
温度
体积
微观：
分子总数
分子平均动能
分子势能（分子间距）
内能普遍性：任何物体都具有内能
三、内能
思考与讨论：
物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同时，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量呢
分子做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分；
物体（足球）做整体的运动，会具有动能，这是机械能的一部分；
机械能由物体的机械运动决定，它对物体的内能没有贡献。
三、内能
3. 物体的内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
物质的量、物体的
温度和体积
物体一定具有内能
常见的能量形式
影响因素
大小
对应的运动形式
联系
微观分子热运动
分子动能、
分子势能
物体具有内能的同时又可以具有机械能。物体机械能变化时，内能不一定变化；物体内能变化时，机械能不一定变化。
在一定条件下两者可以相互转化。（如：摩擦生热，神十升空）
一定条件下
可以等于零
物体的质量、物体的机械运动的速度、相对于零势能面的高度
或弹性形变量
物体动能、重力
势能或弹性势能
宏观物体机械运动
例题巩固：
【例题1】相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是(　　)
A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大
B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大
C.两种气体的分子平均动能一定相等
D.两种气体的分子平均速率一定相等
C
【例题2】(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的距离的关系如图中曲线所示。F＞0为斥力，F＜0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.乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B.乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小
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
BC
例题巩固：
【例题3】在一个密闭容器内有一滴150C的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是150C。它的内能是否发生了变化吗？为什么？
【例题4】在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度
是280C，晚上铁块的温度是230C。铁块的内能发生了变化吗？为什么？
一、分子动能
1. 分子动能：分子因热运动而具有的能量；
2. 分子热运动平均动能：仅和温度有关；
3. 分子总动能：与物质的量和温度有关（分子总数和分子平均动能）。
二、分子势能
1. 分子势能：相互作用的分子之间，由相对位置所决定的能。
2. 分子势能与分子间距离的关系：
r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑；
ｒ＝ｒ0时，ＥP最小。
3. 分子势能的影响因素：与物体体积有关（分子间距离）
三、内能
1. 内能：物体内所有分子的ＥK 和ＥP 总和
2. 决定内能的因素：物质的量、温度和体积（分子总数、分子平均动能和分子势能）
谢谢