物理人教版（2019）选择性必修第三册1.4分子动能和分子势能（共21张ppt）

(共21张PPT)
04.分子动能和分子势能
图片区
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。
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。
人们利用分子动理论通过对大量分子求统计平均，建立了宏观量与相应的微观量统计平均值的关系。
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.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
问题：分子分子热运动的平均动能与什么有关？
由分子运动速率分布图像我们知道：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。故：温度越高，分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能增加。
一.分子动能
3.温度的微观含义。
宏观含义：温度是物体冷热程度的标志
微观含义：温度是物体分子热运动的平均动能的标志
注意：
①温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小
②温度升高并不是每个分子的动能都增加
③温度相同，不同物质分子的平均动能都相同（与状态无关，比如水，冰，水蒸气），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也不一定相同（比如同温度下的氢气和氧气速率不同）（分子动能还与分子的自由度有关，高中不研究）
问题：势能是怎样定义的？
答：势能也叫位能，是由相互作用的物体凭借其相对位置所决定的能量，是系统共同具有的能量。
问题：我们学过哪些势能，为什么会产生势能？
答：重力势能，是由于物体和地球间的引力产生的；弹性势能，是由于物体与弹簧间的弹力产生的；电势能，物体与静电场间的电场力产生的。
问题：以上的力做功与势能存在什么关系？
答：力做的功等于势能的减小量，以重力为例，重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增加即：
由类比的方法我们可以知道：分子间也有相互作用，那分子也具有势能，与分子力做功有关。
二.分子势能
1.分子势能：分子间存在着相互作用力，分子间凭借相对位置所决定的能量叫分子势能。
设两个分子相距无穷远，我们可以规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力做功，分子势能的大小发生改变。
分子B向分子A靠近：
分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做正功，分子势能减小。
当分子间距离r减小到r0时，分子间的作用力为0，分子势能减到最小。
越过平衡位置r0后，分子B继续向分子A靠近，分子间的作用力表现为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
二.分子势能
二.分子势能
2.决定因素：
分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大。
微观上：分子势能与分子间距有关
宏观上：分子势能与分子体积有关
例1.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。
三.内能
1.定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。 (微观定义)
注意：任何物体都具有内能。
2.内能决定因素：
①宏观上：与物质的量、温度、体积有关
②微观上：与分子总数、平均动能（分子平均速率）、分子势能（分子间距）有关
问题：物体被举高后，重力势能增大了，内能增大吗？物体加速后动能增大了，内能增大吗？
微观上分子在永不停息地做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分；宏观上物体的运动，具有动能，这是机械能的一部分。
两者没有必然联系，机械能可以为零，但内能一定不为零，在一定条件下可以互相转化，比如摩擦生热，机械能减小内能增加。
三.内能
3.内能与机械能的区别与联系
注意：内能与机械能没有必然联系，机械能是宏观形式的能量，内能是微观形式的能量，两者一定条件下可以互相转化。
内能 机械能
对应的运动形式
常见的能量形式
影响因素
大小
联系 物质的量、物体的
温度和体积
永远不等于零
微观分子热运动
分子动能、分子势能
在一定条件下可以相互转化
一定条件下可以等于零
物体质量、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3.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，每个分子的动能都增大
C．物体温度升高时分子的平均动能增大
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高
例4.对于20℃的水和20℃的水银，下列说法正确的是(　　)
A．两者的分子平均动能相同
B．水银的分子平均动能比水的大
C．两者的分子平均速率相同
D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小
C
AD
例5. 下列关于物体内能的说法中正确的是(　　)
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（ ）
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
D
BC
例7. (多选)关于分子动能与分子势能，下列说法正确的是(　　)
A.当分子间作用力减小时，分子势能一定减小
B.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
C.分子a、b只受彼此间相互作用力，分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大
D.气体温度升高，分子的平均动能一定增大
BCD
例8.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法错误的是(　　)
A.当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B.当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C.当r等于r2时，分子势能Ep最小
D.r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功
A
例9. 下列说法正确的是(　　)
A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大
C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能
D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同
D
例10. (多选)现有18g水、18g水蒸气和32g氧气，在它们的温度都是100℃时(　　)
A.它们的分子数目相同，氧气的分子平均动能大
B.它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
C.它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大
D.它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
BC
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