1.4分子动能和分子势能（教学课件）(共40张PPT)

(共40张PPT)
4. 分子动能和分子势能
人教版（2019）物理（选择性必修第三册）
第一章 分子动理论
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.了解温度是分子热运动平均动能的标志，是微观粒子热运动的宏观表现
2.了解分子势能，了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系
3.知道物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关
4.了解内能和机械能的区别
地球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。分子间也存在相互作用力，那么，分子间是否存在势能呢？如果存在，有什么特点呢？
正确教育
新课讲解
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。
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。
影响气体压强的因素
分子的平均动能
温度
体积
微观角度
宏观角度
分子密集程度
分子动能
分子永不停息地做无规则运动
像运动的物体那样
热运动的分子也就有动能，
即分子动能
单个分子热运动速率大小不一，
我们关心大量分子整体的热学特性
所有分子的动能的平均值
叫作分子热运动的平均动能
速度越大
动能越大
同一物体的速度越大，该物体的动能也就越大。那么影响分子动能的因素是什么呢？
分子动能
分子的速度
影响分子的速度又是什么呢？
观看墨水的扩散的实验，你有什么启发
扩散的快慢受温度影响
温度越高，分子运动越快
温度越高，分子的无规则热运动越剧烈
温度是分子热运动剧烈程度的标志
一种物质温度升高时分子热运动的平均动能增加
温度是分子热运动平均动能的标志
注意：
分子平均动能仅与温度有关，与物质的种类无关，与物体所处的状态无关
物体的温度是它的分子热运动的 的标志
平均动能
温度
（1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度。
（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大。
1.同一温度下，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也不一定相同。
2.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，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。
经典例题
1.一块100 ℃的铁与一块100 ℃的铝相比，以下说法中正确的是(　　)
A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B．铁的每个分子动能与铝的每个分子动能相等
C．铁分子的平均速率与铝分子的平均速率相等
D．以上说法均不正确
D
答案：D
解析：两物体温度相等，说明它们分子的平均动能相等，因为温度是分子运动平均动能的标志；由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样时，分子总动能才相等，故A错；分子平均动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，且每个分子的速率都是不同的，有的快也有的慢，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故B错；虽然分子的平均动能相等，但铁分子、铝分子质量不同，因此分子平均速率不等，所以C错。故只有D正确。
点睛：平均速率与平均动能　平均速率与分子种类有关，平均动能只与温度有关。
1．温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有确定关系的。
2．分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。　　
正确教育
分子势能
地面上的物体，由于与地球相互作用
重力势能
发生弹性形变的弹簧， 相互作用
弹性势能
分子间相互作用
分子势能
分子势能：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无关，分子组成的系统具有分子势能。
分子势能
当r ≈10-10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0
当r＜r0时，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，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。
当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。
分子势能与分子间距离的关系
当r＜r0时，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，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。
当r ≈10-10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0
当r＞r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。
分子势能与分子间距离的关系
思考
决定分子势能的因素是什么呢？
①从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。
②从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。
判断下述语句是否正确
不能简单理解为体积越大，分子势能越大；
体积越小，分子势能就越小。
分子势能的特点
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。
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。
经典例题
2. 关于分子势能，下列说法正确的是(　　)
A．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大
B．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小
C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化
D．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小
C
答案：C
解析：分子间的作用力表现为引力，分子间的距离减小时，分子力做正功，因此分子势能随分子间距离的减小而减小，所以A错误；分子力为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大，所以B错误；物体在热胀冷缩时，体积发生变化，说明分子势能发生变化，所以C正确；物体在做自由落体运动时，物体重力势能减小，分子势能与重力势能无关，所以D错误。
正确教育
物体的内能
物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。也叫做物体的热力学能。
任何物体都具有内能。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。
都有内能
思考
结合影响分子动能和分子势能的因素？
①从宏观上看：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从微观上看：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度、体积及物态。
物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？
物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零
内能和机械能的区别和联系
内能 机械能
对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动
常见的能量形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素 物质的量、物体的温度、体积及物态 物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量
大小 永远不等于零 一定条件下可以等于零
联系 在一定条件下可以相互转化
经典例题
3.下列说法正确的是(　　)
A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能
B．物体内分子势能由物体的温度和体积决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
D
答案：D
解析：内能是指整个物体的，是从宏观上而言的，一个分子无内能可言，选项A是错误的；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为物体体积的变化，所以选项B也是错误的；物体的内能与物体做宏观机械运动的速度无关，故选项C也是错误的；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的。
分子动能：
分子不停地做无规则运动，做热运动的分子具有的动能叫作分子动能
分子势能：
组成物质的分子间存在相互作用力，分子间具有由相互位置决定的势能，叫作分子势能。
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，叫作物体的内能。
与重力势能和电势能相似
1.如图为两分子靠近过程中的示意图，r0为分子间平衡距离，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( )
A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
C
答案：C
解析：A.分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，故A错误；BCD.分子从无限远靠近到距离r0处过程中，分子引力做正功，则分子势能变小，分子从距离r0处再减小时分子斥力做负功，分子势能变大，可知分子势能在r0处最小，故BD错误，C正确。故选C。
2.如图所示，这是两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是( )
A.当r=r1时，分子间的作用力为零
B.当r>r1时，分子间的作用力表现为引力
C.当r由变到r2的过程中，分子力逐渐变大
D.当r由变到r2的过程中，分子势能减小
D
答案：D
解析：A.由图可知，当 时，分子势能为最小，分子间的作用力为零，故A错误；B.当 时，随着分子间距离的增大，分子势能逐渐减小，说明分子间为斥力；当 时，分子间距离增大，分子势能增大，此时分子间的作用力为引力，故B错误；C.当r由 变到 的过程中，分子间的距离逐渐增大，作用力逐渐变小，故C错误；D.由图可知当r由 变到 的过程中，分子势能是逐渐减小的，故D正确。故选D。
3.如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为r1、r2和r0时，两分子之间的势能为E1、0和-Ep。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考
虑分子间的作用力，下列说法正确的是( )
A.分子A、B的最大动能均为
B.当分子间距为r0时，两分子之间的分子力最大
C.当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为
D.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
A
答案：A
解析：A.当它们之间距离为r0，两分子之间势能为-E0，此时动能最大，减少的势能为 ,根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子A、B的最大动能均为 ,故A正确；B.当两分子之间距离为r0时，对应的分子势能最小，分子间作用力为零，故B错误；C.当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则 ，解得分子B的速度大小为 ，故C错误；D.分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故D错误。
4.分子间的作用力及分子势能都与分子间的距离有关。
如图所示，横轴表示分子间的距离，
下列说法正确的是( )
A.标准状态下，一定质量的某种气体，其分子势能趋于零
B.分子间距离从零增大到r0的过程中，分子力做负功，分子势能增大
C.如果纵轴表示分子势能，则曲线B表示分子势能与分子间距的关系
D.如果纵轴正方向表示分子间的斥力，负方向表示分子间的引力，则曲线D表示分子力与分子间距的关系
A
答案：A
解析：D.如果纵轴正方向表示分子间的斥力，负方向表示分子间的引力，则曲线A表示分子间的斥力，曲线C表示分子间的引力，则曲线B表示合力与分子间距的关系，故D错误；C.如果纵轴表示分子势能，则曲线D表示分子势能与分子间距的关系，故C错误；B.分子间距离从零增大到r0的过程中，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；A.标准状态下，一定质量的某种气体，分子间距离约为10r0，其分子势能趋于零，故A正确。故选A。
5.（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表示斥力，F<0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，乙分子仅在分子力作用下依次经过A、B、C、D，下列选项中分别表示乙
分子的速度、加速度、动能，势能（规定两分子相距无穷
远时分子势能为0）与两分子间距离的关系，其中可能正
确的是( )
A. B. C. D.
BD
答案：BD
解析：A.乙分子从A到C的过程中一直受到引力，速度一直增大，故A错误；
B.加速度与力的大小成正比，方向与力相同，加速度等于0的是C点，故B正确；
C.分子动能不可能为负值，故C错误；
D.乙分子从A到C，分子力做正功，分子势能先减小，从C点继续向左，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
故选BD。
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