(共42张PPT)
第1节 分子动理论的基本观点
第2课时 分子间的作用力
物体的内能
学习任务一 分子间存在着相互作用力
学习任务二 分子内能
随堂巩固
备用习题
学习任务一 分子间存在着相互作用力
［教材链接］ 阅读教材“分子间存在着相互作用力” 相关内容,完成下列填空:
1.分子间作用力
分子之间同时存在着______和______，它们的大小与______________有关.
研究分子间作用力随分子间距变化的示意图可知，分子间引力和斥力都随分子间的距离增大而______，随距离的减小而______，但____力变化得快.
引力
斥力
分子间的距离
减小
增大
斥
2.分子间作用力与分子间距离的关系
分子力 图像 _____________________________
___
___ 为____力
___ 为____力
斥
引
［科学探究］ 把一块洗干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下端(图甲),手持弹簧测力计上端,让玻璃板恰好与水槽内水面接触(图乙),并慢慢向上提起弹簧测力计.向上提起时弹簧测力计的示数变大,这主要是因为分子间存在______.
引力
例1 (多选)[2024·三明期末] 两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是 ( )
A.分子间的引力和斥力都在减小
B.分子间的斥力在减小，引力在增大
C.分子间相互作用的合力在逐渐减小
D.分子间相互作用的合力，先减小后增大，再减小到零
√
√
[解析] 分子间同时存在着引力和斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力减小得比引力快.当分子间距离时，分子间的斥力大于引力，因而表现为斥力；当时，分子间的斥力小于引力，因而表现为引力；当时，合力为零；当距离大于10倍直径时，分子间的相互作用力可视为零，所以分子间作用力的合力的变化是先减小后增大，再减小到零，A、D正确，B、C错误.
例2 (多选)[2024·泉州一中月考] 如图所示,甲分子固定在坐标原点,乙分子位于轴上,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,为斥力,为引力,、、、为轴上四个特定的位置.现把乙分子从处由静止释放,则( )
A.乙分子从到做加速运动,由到做减速运动
B.乙分子由到做加速运动,到达时速度最小
C.乙分子由到的过程中,两分子间的作用力一直做正功
D.乙分子由到的过程中,两分子间的作用力先做正功后做负功
√
√
[解析] 从到,分子间的作用力表现为引力,从到,分子间的作用力表现为斥力,所以乙分子从运动到做加速运动,从运动到做减速运动,到达时速度最大,A、B错误;从到,两分子间作用力做正功,C正确;从到,两分子间作用力做正功,从到,两分子间作用力做负功,D正确.
【要点总结】
分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型
关系图像 分子间距离 分子力 分子力模型
________________________________________ 零 _______________________________________________________
表现为斥力,分子力随分子间距的增大而减小 ___________________________________________________________
关系图像 分子间距离 分子力 分子力模型
________________________________________ 表现为引力,分子力随分子间距的增大先增大后减小 ________________________________________________________
续表
学习任务二 分子内能
［教材链接］ 阅读教材“物体的内能”相关内容,完成下列填空:
1.分子势能
(1) 定义：分子具有由它们的__________决定的势能，这种势能称为分子势能.
相对位置
(2) 分子势能的决定因素
①宏观上：与物体的________有关.
②微观上：与分子间的________有关.
若，当减小时，分子间作用力表现为______，做负功，分子势能______.
若，当增大时，分子间作用力表现为______，做负功，分子势能______.
若，分子间作用力为零，分子势能______.
体积
距离
斥力
增大
引力
增大
最小
2.分子动能
(1) 定义：分子由于做________所具有的能量.
(2) 平均动能：大量分子动能的________.
热运动
平均值
(3) 温度与平均动能的关系
①温度的微观本质：温度是物体内分子热运动的____________的标志.
②温度越高，分子热运动的平均动能________.
平均动能
越大
3.物体的内能
(1) 定义：物体的所有分子热运动的______和__________的总和.
(2) 普遍性：组成物体的分子永不停息地做____________，分子间存在着____________，所以任何物体都具有内能.
动能
分子势能
无规则运动
相互作用力
(3) 影响内能的相关因素
①物体所含的分子数目：由______________决定；
②分子热运动的平均动能：与________有关；
③分子势能：与物体的________有关.
故物体的内能由物体的______、______、______共同决定，同时受物态的影响.
物体的质量
温度
体积
质量
温度
体积
［科学推理］ 分子力做功与分子势能变化的关系
分子距离 分子力做功 分子势能变化(规定无穷远处分子势能为零) 分子力和分子势能随分子间距离变化的图像
当时 分子间的作用力表现为______;若减小,分子间的作用力做____功 分子势能随分子间距离的减小而_______ _________________________
引力
正
减小
分子距离 分子力做功 分子势能变化(规定无穷远处分子势能为零) 分子力和分子势能随分子间距离变化的图像
当时 分子间的作用力表现为______;若减小,分子间的作用力做____功 分子势能随分子间距离的减小而_______ _________________________
当时 分子力等于0 分子势能______
斥力
负
增大
最小
续表
例3 [2023·海南卷] 下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( )
A.分子间距离大于时，分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大
C.分子势能在处最小
D.分子间距离在小于且减小时，分子势能在减小
[解析] 分子间距离大于，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离处过程中，分子间作用力做正功，分子势能减小，且在处分子势能最小，继续减小距离，分子间表现为斥力，分子间作用力做负功，分子势能增大，故选C.
√
例4 [2024·厦门期末] 分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能.如图所示为分子势能随分子间距离变化的图像，取趋近于无穷大时
A.图中是分子间引力和斥力平衡的位置
B.假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近
C.假设将两个分子从处释放，当时它们的速度最大
D.假设将两个分子从处释放，当时它们的加速度最大
为零.通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下列说法中正确的是( )
√
[解析] 距离无穷远的两分子在相互靠近的过程中，两分子间距离在达到平衡距离前分子力对两分子始终做正功，分子势能减小，又因为无穷远处分子势能为零，所以当达到平衡距离时，分子势能最小且为负值，因此题图中是分子间引力和斥
力平衡的位置，假设将两个分子从处释放，它们将保持静止，故A、B错误；因为小于，所以假设将两个分子从处释放，分子力表现为斥力，两分子将做加速度减小的加速运动，当时它们的速度最大，加速度为零，故C正确，D错误.
例5 [2024·江苏南京期中] 关于质量相同的的水和的水蒸气，下列说法中正确的是( )
A.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同
B.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同
C.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同
D.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同
√
[解析] 质量相同的的水和的水蒸气的分子数相同，温度是分子平均动能的标志，所以的水的分子平均动能等于的水蒸气的分子平均动能.相同质量的水和水蒸气的体积不同，故分子势能不相同.同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以的水的内能小于相同质量的水蒸气的内能，故A、B、D错误，C正确.
【要点总结】
1.温度与分子平均动能关系的解题技巧
(1)温度是分子平均动能的标志,不同的物质,只要温度相同,分子的平均动能就相同.
(2)温度升高,分子的平均动能增大,速率大的分子数增多,速率小的分子数减少,分子的平均速率增大.
(3)温度只与分子热运动有关,与物体的宏观机械运动无关.
2.分子势能图像问题的解题技巧
(1)、关系图像中拐点的意义不同.图像的最低点(分子势能最小值)对应的距离是分子平衡距离,而图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于.
(2)图像与轴交点的横坐标小于,图像与轴交点的横坐标等于平衡距离.
(3)要把图像上的信息转化为分子间距离,再求解其他问题.
3.内能与机械能的区别和联系
项目 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
能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能和弹性势能
能量存在原因 由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定 由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有
项目 内能 机械能
影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 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程度
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
续表
1.(多选)当分子间的距离为r0时,分子间的作用力为零.已知r1-r0=r0-r2>0,则对于两个距离r1、r2来说( )
A.当两分子间距离为r1时,分子间的作用力表现为引力
B.当两分子间距离为r2时,分子间的作用力表现为引力
C.当两分子间距离为r1时,分子间作用力更大
D.当两分子间距离为r2时,分子间作用力更大
√
√
[解析] 由r1-r0=r0-r2>0知,r1>r0,r22.把两块表面平整干净的铅块压紧后,它们会合成一块,而两块光滑的玻璃紧贴在一起后却不能合在一起,原因是( )
A.玻璃分子间不存在作用力
B.玻璃分子间的作用力表现为斥力
C.两块玻璃表面处的分子间距离过大
D.玻璃分子运动速度太慢
√
[解析] 铅的硬度小于玻璃,较柔软,将两块表面平整干净的铅块压紧后,由于外力作用使铅块发生形变,接触处分子靠得足够近,在分子力的作用范围之内,它们就合到了一起;而紧贴在一起的两块玻璃的接触处绝大多数的分子间距离超过了分子力的作用范围,几乎没有相互作用力,所以不能合在一起.故C正确.
3. (多选)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,则下列说法正确的是( )
A.水的分子平均动能大于冰的分子平均动能
B.冰和水的分子平均动能相等
C.水的内能大于冰的内能
D.冰的内能大于水的内能
√
√
[解析] 冰水混合物温度为0 ℃,冰、水温度相同,故二者分子平均动能相等,冰变成水要吸热,故等质量的水的内能大于冰的内能,故选B、C.
4. (多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是( )
A.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动
B.当分子间的距离减小时,分子间的斥力增大,引力减小,合力表现为斥力
C.若气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则气体分子的体积为
D.分子势能和分子间作用力的合力可能同时随分子间距离的增大而增大
√
√
[解析] 在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动,这说明煤油分子在做无规则运动,选项A正确;当分子间的距离减小时,分子间的斥力和引力都增大,当rr0时合力表现为引力,选项B错误;气体分子间距远大于气体分子的大小,若气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则一个气体分子占据的空间的体积为,而非气体分子的体积,选项C错误;如果分子间的距离从r0增大时,分子力表现为引力且在一定的距离范围内分子间作用力随距离的增加而逐渐变大,且分子间作用力做负功,分子势能也变大,选项D正确.
5.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近.在此过程中,下列说法正确的是( )
A.分子力先增大,后一直减小,分子力先做正功,后做负功
B.分子动能先增大,后减小,分子势能先增大,后减小
C.两个分子的速度大小始终相等,方向相反
D.两个分子组成的系统的分子势能和两分子的动能之和不变,动量守恒
√
[解析]分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F表现为引力;当F>10r0时,F趋近于0.当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中,分子力先变大再变小后又变大,A错误.分子力表现为引力时做正功,分子势能减小,分子力表现为斥力时做负功,分子势能增大,B项错误.因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,且整个过程 两分子组成的系统动量守恒,但两个分子的质量不一定相同,所以速度大小不一定相同,C错误,D正确.
6.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图像是( )
√
A B C D
[解析]当rr0时,分子力表现为引力,随分子间距离r增大,分子势能Ep增大;当r=r0时,分子力为零,此时分子势能最小,故选项B正确.
A B C D
1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系,下列说法正确的是( )
A.某物体的温度为,说明物体中分子的平均动能为零
B.温度是分子热运动平均动能的标志
C.温度较高的物体,其分子平均动能较大,则分子的平均速率也较大
D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
[解析] 某物体温度是,物体中分子的平均动能并不为零,A错误;温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,由知分子平均速率不一定大,B正确,C错误;物体内分子无规则热运动的速率与物体机械运动的速度无关,D错误.
√
2.(分子动能和分子势能)[2024·福州期末] 分子力、分子势能与分子间距离的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能.若甲分子固定于坐标原点,乙分子从某处(两分子间的距离大于而小于
A.在乙分子靠近甲分子的过程中,分子势能先减小后增大
B.在乙分子靠近甲分子的过程中,分子动能逐渐增大
C.当乙分子距甲分子为时,速率最大
D.当乙分子距甲分子为时,系统的分子势能最小
由静止释放,在分子力的作用下沿正半轴靠近甲分子.下列说法错误的是( )
√
[解析] 乙分子靠近甲分子的过程中,分子力先做正功后做负功,乙分子的分子动能先增加后减小,分子势能先减小后增大,选项A正确,B错误;当乙分子与甲分子的距离时,分子力表现为引力,则在乙分子从释放处运动到与甲分子的距离
过程中,分子力一直做正功,当乙分子与甲分子的距离时,乙分子的速率最大,系统的分子势能最小,选项C、D正确.
3.(物体内能)(多选)[2024·江苏苏州一中月考] 下列关于内能和机械能的说法正确的是( )
A.机械能大的物体，其内能一定大
B.物体的机械能损失时，内能有可能增大
C.物体的内能损失时，机械能必然会减小
D.物体的机械能可以为0，内能不可以为0
√
√
[解析] 内能和机械能是两种不同形式的能，二者的决定因素不同，A错误；例如在物体克服空气阻力匀速下降过程中，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，B正确；例如在物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，C错误；物体内分子在永不停息的运动中，内能不可能为0，但机械能可以为0，D正确.第2课时 分子间的作用力 物体的内能
[教材链接] 1.引力 斥力 分子间的距离 减小 增大
斥 2.= < 斥 > 引
[科学探究] 引力
例1 AD [解析] 分子间同时存在着引力和斥力,当距离增大时,二力都在减小,只是斥力减小得比引力快.当分子间距离rr0时,分子间的斥力小于引力,因而表现为引力;当r=r0时,合力为零;当距离大于10倍直径时,分子间的相互作用力可视为零,所以分子间作用力的合力的变化是先减小后增大,再减小到零,A、D正确,B、C错误.
例2 CD [解析] 从a到c,分子间的作用力表现为引力,从c到d,分子间的作用力表现为斥力,所以乙分子从a运动到c做加速运动,从c运动到d做减速运动,到达c时速度最大, A、B错误;从a到b,两分子间作用力做正功,C正确;从b到c,两分子间作用力做正功,从c到d,两分子间作用力做负功,D正确.
[教材链接] 1.(1)相对位置 (2)①体积 ②距离 斥力 增大 引力 增大 最小
2.(1)热运动 (2)平均值 (3)①平均动能 ②越大
3.(1)动能 分子势能 (2)无规则运动 相互作用力
(3)①物体的质量 ②温度 ③体积 质量 温度 体积
[科学推理] 引力 正 减小 斥力 负 增大 最小
例3 C [解析] 分子间距离大于r0,分子间表现为引力,分子从无限远靠近到距离r0处过程中,分子间作用力做正功,分子势能减小,且在r0处分子势能最小,继续减小距离,分子间表现为斥力,分子间作用力做负功,分子势能增大,故选C.
例4 C [解析] 距离无穷远的两分子在相互靠近的过程中,两分子间距离在达到平衡距离前分子力对两分子始终做正功,分子势能减小,又因为无穷远处分子势能为零,所以当达到平衡距离时,分子势能最小且为负值,因此题图中r2是分子间引力和斥力平衡的位置,假设将两个分子从r=r2处释放,它们将保持静止,故A、B错误;因为r1小于r2,所以假设将两个分子从r=r1处释放,分子力表现为斥力,两分子将做加速度减小的加速运动,当r=r2时它们的速度最大,加速度为零,故C正确,D错误.
例5 C [解析] 质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气的分子数相同,温度是分子平均动能的标志,所以100 ℃的水的分子平均动能等于100 ℃的水蒸气的分子平均动能.相同质量的水和水蒸气的体积不同,故分子势能不相同.同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量,所以100 ℃的水的内能小于100 ℃相同质量的水蒸气的内能,故A、B、D错误,C正确.
随堂巩固
1.B [解析] 某物体温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,A错误;温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,由Ek=mv2知分子平均速率不一定大,B正确,C错误;物体内分子无规则热运动的速率与物体机械运动的速度无关,D错误.
2.B [解析] 乙分子靠近甲分子的过程中,分子力先做正功后做负功,乙分子的分子动能先增加后减小,分子势能先减小后增大,选项A正确,B错误;当乙分子与甲分子的距离r>r0时,分子力表现为引力,则在乙分子从释放处运动到与甲分子的距离r=r0过程中,分子力一直做正功,当乙分子与甲分子的距离r=r0时,乙分子的速率最大,系统的分子势能最小,选项C、D正确.
3.BD [解析] 内能和机械能是两种不同形式的能,二者的决定因素不同,A错误;例如在物体克服空气阻力匀速下降过程中,机械能减小,而摩擦生热,物体温度升高,内能会增大,B正确;例如在物体静止时,温度降低,内能减小,而物体的机械能不变,C错误;物体内分子在永不停息的运动中,内能不可能为0,但机械能可以为0,D正确.第2课时 分子间的作用力 物体的内能
1.B [解析] 气体总是很容易充满容器,说明气体分子间作用力很小,气体分子在做无规则运动,不能说明分子间存在斥力,故A错误;水分子间有间隙,但水的体积很难被压缩,说明分子间存在斥力,故B正确;分子间存在相互作用力,但分子间能发生作用的距离范围很小,两根玻璃棒用力挤压在一起,因为它们分子间的距离远大于分子间作用力的作用距离,不能粘合在一起,并不能说明它们分子间存在斥力,故C错误;破镜不能重圆,是因为分子间的距离远大于分子间作用力的作用距离,故D错误.
2.BD [解析] 分子间距离小于r0时,分子力随分子间距离的增大而减小,即分子间距离从r1到r0的过程中分子力减小;分子间距离大于r0时,分子力随着分子间距离的增大先增大再减小.故A、C错误,B、D正确.
3.B [解析] 分子间同时存在引力和斥力,rr2时,两分子间的引力随r的增大而减小,斥力不为零,故D错误.
4.CD [解析] 分子间距离为r0时,分子间的斥力和引力相等,对外表现为分子间作用力等于零,但分子间仍有相互作用,故A错误;分子间距离增大时,分子间斥力和引力都减小,故B错误;分子间距离大于r0时,分子间的引力大于分子间的斥力,对外表现为引力,故C正确;分子间距离小于r0时,分子间作用力表现为斥力,随着分子间距离增大,分子间作用力逐渐减小;分子间距离大于r0时,分子间作用力表现为引力,随着分子间距离增大,分子间作用力先增大后减小,故D正确.
5.BD [解析] 温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加,但是其中个别分子的动能却有可能减小或不变,A错误,B正确;分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值,C错误;温度相同的物体,分子的平均动能相等,D错误.
6.B [解析] 物体的速度增大,是物体的动能增大,增加的是物体的机械能,分子动能的变化只与物体的温度有关,故A错误;物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能,分子热运动的平均动能由温度决定,分子势能与物体的体积有关,当发生物态变化时,物体的温度不变,只是分子的平均动能不变,但分子势能可能变大,物体的内能可能增大,故B正确;物体的内能由物体的物质的量、温度和体积共同决定,同时会受物态变化的影响,故C错误;把物体举得越高,增加的是物体的重力势能,故D错误.
7.BD [解析] 物体的内能与物质的量、体积和温度有关,质量相等的不同种类的物体,物质的量不一定相等,所以质量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等,A错误;内能与温度、体积、物质的量有关,内能不同的物体,温度可能相同,它们分子热运动的平均动能可能相同,B正确;分子势能与物体的机械运动无关,被举高只是重力势能增大,分子势能不一定变化,C错误;温度高则分子平均动能大,但内能的大小不仅要看分子平均动能,还要看分子数目和分子势能,所以内能不一定大,D正确.
8.D [解析] 在两分子间距减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力先增大后减小,分子力做正功,分子势能减小,无穷远处分子势能为零,间距减小到r1时,分子势能小于零,故A、B、C错误;在间距由r2减小到r1的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,分子力也减小,故D正确.
9.A [解析] 由图可知,乙分子从a到c过程中一直受到引力作用,一直做加速运动,故A正确,B错误;乙分子从a到c过程中一直受到引力作用,引力一直做正功,故C错误;乙分子从a到c过程中,一直加速,故在c点速度最大,动量最大,故D错误.
10.AB [解析] 当r>r0时,分子间作用力表现为引力,当r增大时,分子间作用力做负功,Ep增大,故A正确;当rr0时,随r的减小,分子势能减小,则当r>r0时,Ep<0,故D错误.
11.AB [解析] 布朗运动是液体分子碰撞的不平衡性造成的,液体温度越高,固体颗粒越小,液体中悬浮微粒的布朗运动就越明显,故A正确;分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小,但斥力减小更快,故B正确;分子间的引力和斥力相等时,分子力的合力为零,分子势能最小,但可以不为零,分子势能的零点是人为规定的,故C错误;气体的内能包括分子势能和分子动能,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,若气体温度也变化,则分子势能与分子动能的和可能不变,则内能不变,故D错误.
12.BC [解析] 水和水蒸气的相对分子质量相同,摩尔质量相同,故分子数相同,为N1=N2=×6.02×1023=6.02×1023个,32 g的氧气分子数为N3=×6.02×1023=6.02×1023个,故N1=N2=N3;温度是分子热运动平均动能的标志,故分子热运动的平均动能相同,但水蒸气的分子势能比水大,内能包括分子势能和分子热运动动能,故内能不相同,水蒸气的内能比水大,B、C正确,A、D错误.
13.C [解析] 分子间引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,且斥力减小得更快,则曲线cd表示斥力随分子距离变化的图线,故A错误;气体分子间距离较大,超过10r1时,分子间作用力可以忽略不计,压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,这是气体压强导致的,故B错误;分子间距为r1时,斥力等于引力,为平衡位置,当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子间表现为引力,距离增大,分子力做负功,则分子势能增加,故C正确;物体的体积变化会影响到分子间距离,即分子势能与物体体积有关,D错误.
14.BC [解析] 当分子间作用力为零时,分子势能最小,从题图中可得分子势能最小时,分子间的距离为r2,故当r等于r2时分子间作用力为零;当r小于r1时,随着距离的减小,分子间作用力表现为斥力,分子势能增大;当r大于r1而小于r2时分子力为斥力,当r大于r2时分子力表现为引力,A错误,B、C正确.当r大于r1而小于r2时分子力为斥力,所以在由r1变到r2的过程中分子间的作用力做正功,D错误.
15.C [解析] 由题图可知,两个分子在r=r2处分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0,所以假设将两个分子从r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,故A、B错误;在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力,分子之间的距离将增大,分子力做正功,分子的速度增大,当分子之间的距离大于r2时,分子之间的作用力表现为引力,随距离的增大,分子力做负功,分子的速度减小,所以当r=r2时它们的速度最大,故C正确;r1r2时,分子力先增大后减小,则加速度先减小后增大再减小,故D错误.
16.D [解析] 在向甲分子靠近过程,乙分子的运动方向始终不变,A错误;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错误;分子动能不可能为负值,故C错误;乙分子从A处由静止释放,分子势能先减小,到C点最小,后增大,故D正确.第2课时 分子间的作用力 物体的内能
学习任务一 分子间存在着相互作用力
[教材链接] 阅读教材“分子间存在着相互作用力” 相关内容,完成下列填空:
1.分子间作用力
分子之间同时存在着 和 ,它们的大小与 有关.
研究分子间作用力f随分子间距r变化的示意图可知,分子间引力和斥力都随分子间的距离增大而 ,随距离的减小而 ,但 力变化得快.
2.分子间作用力与分子间距离的关系
r 分子力 f-r图像
r=r0 f引 f斥 f合=0
rr>r0 f引 f斥 f合为 力
r>10r0 f引=f斥≈0 f合≈0
[科学探究] 把一块洗干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下端(图甲),手持弹簧测力计上端,让玻璃板恰好与水槽内水面接触(图乙),并慢慢向上提起弹簧测力计.向上提起时弹簧测力计的示数变大,这主要是因为分子间存在 .
例1 (多选)[2024·三明期末] 两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,直到大于分子直径的10倍以上,这一过程中关于分子间的相互作用力,下列说法中正确的是 ( )
A.分子间的引力和斥力都在减小
B.分子间的斥力在减小,引力在增大
C.分子间相互作用的合力在逐渐减小
D.分子间相互作用的合力,先减小后增大,再减小到零
[反思感悟]
例2 (多选)[2024·泉州一中月考] 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.乙分子从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时速度最小
C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的作用力一直做正功
D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的作用力先做正功后做负功
【要点总结】
分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型
F-r关系 图像 分子间 距离 分子力 分子力 模型
r=r0 零
rr>r0 表现为引力,分子力随分子间距的增大先增大后减小
学习任务二 分子内能
[教材链接] 阅读教材“物体的内能”相关内容,完成下列填空:
1.分子势能
(1)定义:分子具有由它们的 决定的势能,这种势能称为分子势能.
(2)分子势能的决定因素
①宏观上:与物体的 有关.
②微观上:与分子间的 有关.
若r若r>r0,当r增大时,分子间作用力表现为 ,做负功,分子势能 .
若r=r0,分子间作用力为零,分子势能 .
2.分子动能
(1)定义:分子由于做 所具有的能量.
(2)平均动能:大量分子动能的 .
(3)温度与平均动能的关系
①温度的微观本质:温度是物体内分子热运动的 的标志.
②温度越高,分子热运动的平均动能 .
3.物体的内能
(1)定义:物体的所有分子热运动的 和 的总和.
(2)普遍性:组成物体的分子永不停息地做 ,分子间存在着 ,所以任何物体都具有内能.
(3)影响内能的相关因素
①物体所含的分子数目:由 决定;
②分子热运动的平均动能:与 有关;
③分子势能:与物体的 有关.
故物体的内能由物体的 、 、 共同决定,同时受物态的影响.
[科学推理] 分子力做功与分子势能变化的关系
分子 距离 分子力做功 分子势能变化 (规定无穷远处 分子势能为零) 分子力和分 子势能随分子 间距离变化 的图像
当r> r0时 分子间的作用力表现为 ;若r减小,分子间的作用力做 功 分子势能随分子间距离的减小而
当r< r0时 分子间的作用力表现为 ;若r减小,分子间的作用力做 功 分子势能随分子间距离的减小而
当r= r0时 分子力等于0 分子势能
例3 [2023·海南卷] 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.分子间距离在小于r0且减小时,分子势能在减小
[反思感悟]
例4 [2024·厦门期末] 分子间存在着分子力,并且分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能.如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,取r趋近于无穷大时Ep为零.通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息,若仅考虑这两个分子间的作用,下列说法中正确的是 ( )
A.图中r1是分子间引力和斥力平衡的位置
B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近
C.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大
D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的加速度最大
[反思感悟]
例5 [2024·江苏南京期中] 关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气,下列说法中正确的是 ( )
A.分子平均动能不相同,分子势能相同,内能相同
B.分子平均动能相同,分子势能不相同,内能相同
C.分子平均动能相同,分子势能不相同,内能不相同
D.分子平均动能不相同,分子势能相同,内能不相同
[反思感悟]
【要点总结】
1.温度与分子平均动能关系的解题技巧
(1)温度是分子平均动能的标志,不同的物质,只要温度相同,分子的平均动能就相同.
(2)温度升高,分子的平均动能增大,速率大的分子数增多,速率小的分子数减少,分子的平均速率增大.
(3)温度只与分子热运动有关,与物体的宏观机械运动无关.
2.分子势能图像问题的解题技巧
(1)Ep-r、F-r关系图像中拐点的意义不同.Ep-r图像的最低点(分子势能最小值)对应的距离是分子平衡距离r0,而F-r图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0.
(2) Ep-r图像与r轴交点的横坐标小于r0,F-r图像与r轴交点的横坐标等于平衡距离r0.
(3)要把图像上的信息转化为分子间距离,再求解其他问题.
3.内能与机械能的区别和联系
项目 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
能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能和弹性势能
能量存在原因 由物体内大量分子的热运动和分子间相对位置决定 由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有
影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 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程度
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
1.(分子动能)关于温度与分子动能的关系,下列说法正确的是 ( )
A.某物体的温度为0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零
B.温度是分子热运动平均动能的标志
C.温度较高的物体,其分子平均动能较大,则分子的平均速率也较大
D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
2.(分子动能和分子势能)[2024·福州期末] 分子力f、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0).若甲分子固定于坐标原点O,乙分子从某处(两分子间的距离大于r0而小于10r0)由静止释放,在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲分子.下列说法错误的是 ( )
A.在乙分子靠近甲分子的过程中,分子势能先减小后增大
B.在乙分子靠近甲分子的过程中,分子动能逐渐增大
C.当乙分子距甲分子为r=r0时,速率最大
D.当乙分子距甲分子为r=r0时,系统的分子势能最小
3.(物体内能)(多选)[2024·江苏苏州一中月考] 下列关于内能和机械能的说法正确的
是( )
A.机械能大的物体,其内能一定大
B.物体的机械能损失时,内能有可能增大
C.物体的内能损失时,机械能必然会减小
D.物体的机械能可以为0,内能不可以为0第2课时 分子间的作用力 物体的内能建议用时:40分钟
◆ 知识点一 分子间的作用力
1.[2024·厦门二中月考] 以下现象中能说明分子间存在斥力的是 ( )
A.气体总是很容易充满容器
B.水的体积很难被压缩
C.两根玻璃棒用力挤压不能粘合在一起
D.破镜不能重圆
2.(多选)[2024·吉林长春一中月考] 当两个分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态,设r1A.分子力有可能一直减小
B.分子力有可能先减小再增大最后再减小
C.分子力有可能先增大再减小
D.分子力可能先减小再增大
3.两分子间的作用力f与分子间距r的关系图像如图所示,下列说法中正确的是 ( )
A.rB.r1C.r=r2时,两分子间的引力最大
D.r>r2时,两分子间的引力随r的增大而增大,斥力为零
4.(多选)如图所示是分子间作用力与分子间距离的关系,其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系,实线表示分子间作用力F(斥力和引力的合力)与分子间距离r的关系,由图可知下列说法中正确的是 ( )
A.分子间距离为r0时,分子间没有相互作用
B.分子间距离增大时,分子间斥力减小,引力增大
C.分子间距离大于r0时,分子间的引力总是大于斥力
D.分子间距离增大时,分子间作用力可能先减小后增大再减小
◆ 知识点二 物体的内能
5.(多选)下列关于分子动能的说法,正确的是 ( )
A.物体的温度升高,每个分子的动能都增加
B.物体的温度升高,分子的平均动能增加
C.如果分子的质量为m,平均速率为v,则平均动能为mv2
D.一块10 ℃的铁与一块10 ℃的铅相比,分子的平均动能相等
6.[2024·黑龙江大庆期中] 关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是 ( )
A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加
B.物体温度不变,内能可能变大
C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关
D.把物体举得越高,分子势能越大
7.(多选)关于内能,下列说法正确的是 ( )
A.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
B.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同
C.一木块被举高,组成该木块的所有分子的分子势能都增大
D.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
8.[2024·三明期末] 分子间作用力f与分子间距r的关系如图所示,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零.若一个分子固定于原点O,另一个分子从距O点很远处向O点运动,以下说法正确的是( )
A.在两分子间距减小到r1的过程中,分子间作用力先减小后增大
B.在两分子间距减小到r1的过程中,分子势能先减小后增大
C.在两分子间距减小到r1时,分子势能等于零
D.在两分子间距由r2减为r1过程中,分子力与分子势能都在减小
9.[2024·北京朝阳区期中] 甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图中曲线所示,f>0为斥力,f<0为引力.a、b、c、d为r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c一直加速
B.乙分子从a到b加速,从b到c减速
C.乙分子从a到c过程中,分子间的力先做正功后做负功
D.乙分子从a到c过程中,在b点动量最大
10.(多选)用r表示两分子间的距离,Ep表示分子势能,当r=r0时引力等于斥力,设两分子相距大于10倍的r0时,Ep=0,则 ( )
A.当r>r0时,Ep随r的增大而增大
B.当rC.当rD.当r>r0时,Ep=0
11.(多选)[2024·泉州一中月考] 关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是 ( )
A.温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动就越明显
B.分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小
C.分子间的引力和斥力相等时,分子势能一定为零
D.气体体积变化时,其内能也一定变化
12.(多选)18 g的水,18 g的水蒸气,32 g的氧气,在它们的温度都是100 ℃时 ( )
A.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,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,它们的内能不相同,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
13.[2024·厦门期末] 分子间引力和斥力大小随分子间距离变化的图像如图所示.两图像交点e的横坐标为r1,下列表述正确的是 ( )
A.曲线cd表示引力随分子距离变化的图线
B.压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力,这是气体分子间的平均距离小于r1导致的
C.当分子间距离由r1逐渐变为r2的过程中,分子势能增加
D.物体的体积变化不会影响分子间距离,可见分子势能与物体的体积无关
14.(多选)[2024·龙岩一中月考] 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.下列说法正确的是 ( )
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,分子间的作用力为零
D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功
15.[2024·厦门期中] 分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时Ep为零)如图所示.将两分子从相距r处由静止释放,仅考虑这两个分子间的作用,则下列说法正确的是 ( )
A.当r=r2时,释放两个分子,它们将开始远离
B.当r=r2时,释放两个分子,它们将相互靠近
C.当r=r1时,释放两个分子,r=r2时它们的速度最大
D.当r=r1时,释放两个分子,它们的加速度先增大后减小
16.[2024·陕西西安一中月考] 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,选项中四个图分别表示
乙分子的速度、加速度、动能、势能与两分子间距离的关系,其中大致正确的是 ( )
A B
C D
