《学霸笔记 同步精讲》第1章 分子动理论 4.分子间的相互作用力 5.分子热运动的统计规律（课件）高中物理教科版选择性必修3
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| 名称 | 《学霸笔记 同步精讲》第1章 分子动理论 4.分子间的相互作用力 5.分子热运动的统计规律（课件）高中物理教科版选择性必修3 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-10 00:00:00 | ||
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文档简介
(共52张PPT)
4.分子间的相互作用力 5.分子热运动的统计规律
第一章
2026
课 标 定 位
1.知道分子间存在着相互作用的引力和斥力。
2.掌握分子力随分子间距离的变化规律。
3.掌握分子间的作用力与分子间距离的关系图像。
4.知道分子动理论的内容。
5.初步了解什么是“统计规律”,知道气体分子运动速率分布规律。
素 养 阐 释
物理观念:分子力、内能、统计规律。
科学思维:类比法分析分子力与分子势能、统计方法、通过宏观现象揭示微观本质。
科学态度与责任:借助统计规律分析生活中的实际问题。
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、分子力
1.分子间存在相互作用力。
大量分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着引力;分子间有间隙却难以被压缩,说明分子间存在着斥力。
2.分子间作用力与距离的关系。
右图表示了分子间作用力F跟距离r的关系(r0的数量级为10-10 m),由图可知:
(1)当r0,即表现为斥力,并且距离r越小,力F越大。
(2)当r>r0时,分子间作用力F<0,即表现为引力。当距离r从r0处开始增大时,开始的一段,引力F增大;到某一距离处(图中的r'处),引力F增至最大;再往后,随着距离r的进一步增大,引力F将逐渐减小;当距离r增大到10r0左右时,引力F已经很微弱,一般可以忽略不计了。
(3)固体、液体分子间的距离通常在r0附近;气体分子间的距离更大,一般达到10r0以上,所以气体分子间的作用力很小,通常可以忽略不计。
3.既然分子间存在引力,当两个物体紧靠在一起时,为什么分子引力没有把它们粘在一起
提示:虽然两物体靠得很紧,但绝大部分分子间的距离仍很大,达不到分子引力起作用的距离,所以不会粘在一起。
二、内能
1.分子势能:分子系统具有的势能叫作分子势能。
2.内能
(1)定义:物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和。
(2)内能的普遍性:组成任何物体的分子都在永不停息地做无规则的热运动,所以任何物体都具有内能。
(3)决定因素:与物体所处的状态(如温度、体积等)有关。
3.内能与机械能的区别
内能源自分子的微观运动,是大量分子热运动的动能与分子势能的总和,用温度、体积等宏观量来表征;机械能是物体做宏观运动的动能与势能的总和,与温度无关。
4.0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时,内能是否发生变化
提示:0 ℃的冰熔化为0 ℃的水,温度不变,分子的平均动能不变,但由于冰的体积减小,变成水后分子势能发生变化,故内能发生变化。
三、分子动理论
1.内容:物体是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则运动;分子间存在着引力、斥力。
2.作用:是热力学的基础,可解释很多热现象和物质的性质。
四、分子热运动的统计规律
1.统计规律:大量偶然事件的整体规律性。
2.分子运动速率分布
(1)分布规律:大量分子速率分布曲线接近“正态”分布。
(2)温度的意义:温度越高,分子热运动越剧烈;温度与分子热运动的平均动能成正比;温度是大量分子无规则热运动的宏观表现。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现。( )
(2)两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在引力的宏观表现。( )
(3)冰冻的衣服也会变干,说明固体分子也不停地运动。( )
(4)当温度升高时,所有分子的运动都更剧烈了。( )
√
×
×
√
2.某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图所示,纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比,横坐标v表示分子的速率。可见,T1________(选填“>”或“<”)T2;温度升高,分子的平均速率____________(选填“增大”或“减小”)。
答案:< 增大
解析:由题图可知,T1合作探究·释疑解惑
知识点一
对分子力的理解
【问题引领】
一段小铅柱,用刀切成两段,然后把两个断面对接,稍用力就能使两段铅柱接合起来,一端挂几千克的重物,也不会把铅柱拉开,而玻璃碎了却不能重新接合,这是为什么
提示:铅柱切口很平时,稍用压力就能使两断面分子间距离达到分子引力作用的距离,使两段铅柱重新接合起来。玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离;绝大多数的分子距离远大于10-9 m,分子力已近似为零了,总的分子引力非常小,所以碎玻璃不能接合,若把玻璃加热,玻璃变软,亦可重新接合。
【归纳提升】
1.分子力的性质
根据现代分子结构理论,分子由原子组成,原子是由带正电的原子核和绕核运动的带负电的电子形成的电子云组成的。可见,分子是一个复杂的带电系统,分子间的作用力应属于电磁力。
2.分子力与分子间距离变化的关系
(1)平衡位置:分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为零。平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置。
(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,但斥力减小得更快。
(3)分子力弹簧模型:分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力。小球代表分子,弹簧的弹力代表分子斥力和分子引力的合力,如下表所示。
分子力F随分 子间距离r的 变化关系图像 分子 间 距离 分子力 分子力弹簧模型
r=r0 零
象征分子力合力为零
r象征分子力的合力为斥力
r>r0 表现为引力,且分子力随分子间距的增大,先增大后减小
象征分子力的合力为引力
3.分子力的宏观表现
(1)当外力欲使物体拉伸时,组成物体的大量分子间将表现为引力以抗拒外界对它的拉伸。
(2)当外力欲使物体压缩时,组成物体的大量分子间将表现为斥力以抗拒外界对它的压缩。
(3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在引力。固体有一定形状,液体有一定的体积,而固体、液体分子间有间隙,却没有紧紧地吸在一起,说明分子间还同时存在着斥力。
【典型例题】
【例题1】 设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法正确的是( )
A.r=r0时,分子间引力和斥力都等于零
B.r0C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力先增大后减小
D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大
答案:D
解析:当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错误;当r0(1)无论分子间的距离如何,分子引力和分子斥力都是同时存在的,不会出现只有引力或只有斥力的情况。
(2)要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概念。
【变式训练1】 下列关于分子间相互作用力的说法正确的是( )
A.当分子间的距离r=r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力
B.当分子间的距离rC.分子力随分子间的距离的变化而变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力
D.当分子间的距离r=10-9 m时,分子间的作用力较强,不可以忽略不计
答案:B
解析:当分子间的距离r=r0时,分子力为零,此时分子间的引力和斥力都存在,只是引力等于斥力,故A错误;根据分子力随距离变化的特点可知,当分子间的距离rr0时,随着分子距离的增大,分子间的引力和斥力同时减小,斥力减小比引力快,故分子力表现为引力,故C错误;当分子间距离大于或等于10r0时,分子间的引力和斥力很微弱,所以当分子间的距离r=10-9 m时,分子间的作用力很微弱,故D错误。
【问题引领】
知识点二
内能
(1)功是能量转化的量度,分子力做功对应什么形式的能量变化呢
(2)若分子力表现为引力,分子间距离增大时,分子力做什么功 分子势能如何变化 分子间距离减小时,分子力做什么功 分子势能如何变化
(3)若分子力表现为斥力,分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢
提示:(1)分子力做功对应分子势能的变化。
(2)负功 增大 正功 减小
(3)分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小;分子间距离减小时,分子力做负功,分子势能增大。
【归纳提升】
1.分子力、分子势能与分子间距离的关系
分子间距离 r=r0 r>r0,r增大 r分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力
分子力做功 — 分子力做负功 分子力做负功
分子势能 最小 随分子间距离 的增大而增大 随分子间距离
的减小而增大
分子势能与分子间的距离的关系图像如图所示。
2.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。
3.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。
4.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 微观分子的热运动 宏观物体的机械运动
能量常 见形式 分子动能、分子势能 物体的动能、重力势能和弹性势能
能量存在 的原因 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、被举高或发生形变
影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量、机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变程度
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 决定物体内能的因素
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。
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。
【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
答案:BC
【典型例题】
解析:乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大而后受甲的斥力做减速运动,A错误,B正确;乙分子由a到b的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,C正确;而乙分子从b到d的过程,先是引力做正功,分子势能减小,后来克服斥力做功,分子势能增大,D错误。
(1)分子力做功是分子势能变化的唯一原因。
(2)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律:不论是重力势能、弹性势能、电势能还是分子势能,当它们之间的距离发生变化时,它们之间的相互作用力如果是做正功,势能都要减小;如果是做负功,势能都要增大。
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事,分子势能的正、负代表大小,如Ep1=-10 J小于Ep2=5 J。
【变式训练2】 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0,相距很远的两分子在分子力作用下由静止开始相互接近的过程中,下列说法正确的是( )
A.在r>r0阶段,斥力减小,引力增大
B.在rC.在r>r0阶段,分子势能减小
D.在r答案:C
解析:在r>r0阶段,两分子相互接近的过程中,斥力和引力都增大,分子力表现为引力,故A错误;在rr0阶段,两分子相互接近的过程中,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小,故C正确;在r【问题引领】
知识点三
分子热运动的统计规律
随着温度的升高,所有气体分子运动的速率都增大吗
提示:不是,气体分子的运动特点满足统计规律,是大量的气体分子表现出的规律,对于个别气体分子,温度升高时速率有可能减小,但所有气体分子的平均速率增大。
【归纳提升】
1.气体分子运动的特点
(1)自由性:分子在两次碰撞之间,可认为不受力,做匀速直线运动。
(2)无规则性:分子之间频繁地碰撞,使每个分子的速度大小和方向频繁地改变。
(3)机会均等性:大量分子运动的杂乱无章,使得分子在各个方向运动的机会均等。
2.分子速率分布规律
大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律,当温度升高时,“中间多”这一高峰向速率大的一方移动,分子的平均速率增大,分子的热运动更剧烈。
【典型例题】
【例题3】 (多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
答案:ABC
解析:题图中两条曲线下的面积相等,均为1,A正确。虚线对应的氧气分子速率较小的占的比例大,故平均动能较小,B正确。实线对应的氧气分子速率较大的占的比例大,故热运动剧烈,为100 ℃的情形,C项正确。曲线只给出了各速率区间分子数占总分子数的百分比,没有给出分子数目,故D项错误。
【变式训练3】 (多选)某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别为T1、T2,对比不同温度情况,下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.图中两条曲线与横坐标围成的面积相等
C.温度为T1时气体分子的平均动能较大
D.温度为T1的气体分子速率出现在0~200 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
答案:BD
解析:气体的温度越高,速率较大的分子所占的比例越大,所以T1课 堂 小 结
随 堂 练 习
1.(分子力)两个分子从靠得不能再靠近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大。这一过程中,关于分子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A.分子间的引力和斥力都在增大
B.分子间的斥力在减小,引力在增大
C.分子间的相互作用力的合力在逐渐减小
D.分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小
答案:D
解析:随着分子距离的增大,分子间的引力和斥力都在减小,故A、B错误;分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小,故C错误,D正确。
2.(分子势能)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( )
A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小
B.在rC.在r=r0时,分子势能最小,动能最大
D.在r=r0时,分子势能为零
答案:AC
解析:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确;在r3.(内能)下列说法正确的是( )
A.物体自由下落时速度增大,所以物体内能也增大
B.物体的机械能为零时内能也为零
C.物体的体积减小温度不变时,物体内能一定减小
D.气体体积增大时气体分子势能一定增大
答案:D
解析:物体自由下落时速度增大,动能增加,但内能是分子热运动平均动能和分子势能之和,与宏观速度无关,A错误;机械能包括动能和势能,内能包括分子热运动动能和分子势能,故物体机械能与内能无关,B错误;温度不变说明分子热运动平均动能不变,体积减小,分子势能不一定减小,故物体的内能不一定减小,C错误;气体分子间距很大,分子力几乎为零,但一定表现为引力,故气体体积增大时气体分子势能一定增大,D正确。
4.(分子动理论)下列不属于分子动理论内容的是( )
A.物体熔化时会吸收热量
B.物体是由大量分子组成的
C.分子间存在着引力和斥力
D.分子在做永不停息的无规则运动
答案:A
解析:物体熔化时会吸收热量,属于物态变化的内容,故A不属于分子动理论内容。分子运动论包括三条内容:物体是由大量分子组成的; 分子间存在着引力、斥力;分子永不停息地做无规则运动。故B、C、D属于分子动理论内容。
5.(分子运动速率分布)(多选)根据气体分子动理论,气体分子运动的剧烈程度与温度有关,下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。
按速率大小划分 的区间/(m·s-1) 各速率区间的分子数占总分子数的百分比/% 0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100~200 8.1 5.4
200~300 17.0 11.9
300~400 21.4 17.4
400~500 20.4 18.6
500~600 15.1 16.7
600~700 9.2 12.9
700~800 4.5 7.9
800~900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
依据表格内容,以下四位同学所总结的规律正确的是( )
A.不论温度多高,速率很大和很小的分子总是少数
B.温度变化,气体分子表现出的“中间多、两头少”的分布规律要改变
C.某一温度下,分子的速率都在某一数值附近,离开这个数值越远,分子数越少
D.温度增加时,速率小的分子数减少了
答案:ACD
解析:温度变化,气体分子速率表现出的“中间多、两头少”的分布规律是不会改变的,选项B错误;由气体分子运动的特点和统计规律可知,选项A、C、D描述正确。
4.分子间的相互作用力 5.分子热运动的统计规律
第一章
2026
课 标 定 位
1.知道分子间存在着相互作用的引力和斥力。
2.掌握分子力随分子间距离的变化规律。
3.掌握分子间的作用力与分子间距离的关系图像。
4.知道分子动理论的内容。
5.初步了解什么是“统计规律”,知道气体分子运动速率分布规律。
素 养 阐 释
物理观念:分子力、内能、统计规律。
科学思维:类比法分析分子力与分子势能、统计方法、通过宏观现象揭示微观本质。
科学态度与责任:借助统计规律分析生活中的实际问题。
内容索引
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03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、分子力
1.分子间存在相互作用力。
大量分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着引力;分子间有间隙却难以被压缩,说明分子间存在着斥力。
2.分子间作用力与距离的关系。
右图表示了分子间作用力F跟距离r的关系(r0的数量级为10-10 m),由图可知:
(1)当r
(2)当r>r0时,分子间作用力F<0,即表现为引力。当距离r从r0处开始增大时,开始的一段,引力F增大;到某一距离处(图中的r'处),引力F增至最大;再往后,随着距离r的进一步增大,引力F将逐渐减小;当距离r增大到10r0左右时,引力F已经很微弱,一般可以忽略不计了。
(3)固体、液体分子间的距离通常在r0附近;气体分子间的距离更大,一般达到10r0以上,所以气体分子间的作用力很小,通常可以忽略不计。
3.既然分子间存在引力,当两个物体紧靠在一起时,为什么分子引力没有把它们粘在一起
提示:虽然两物体靠得很紧,但绝大部分分子间的距离仍很大,达不到分子引力起作用的距离,所以不会粘在一起。
二、内能
1.分子势能:分子系统具有的势能叫作分子势能。
2.内能
(1)定义:物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和。
(2)内能的普遍性:组成任何物体的分子都在永不停息地做无规则的热运动,所以任何物体都具有内能。
(3)决定因素:与物体所处的状态(如温度、体积等)有关。
3.内能与机械能的区别
内能源自分子的微观运动,是大量分子热运动的动能与分子势能的总和,用温度、体积等宏观量来表征;机械能是物体做宏观运动的动能与势能的总和,与温度无关。
4.0 ℃的冰熔化为0 ℃的水时,内能是否发生变化
提示:0 ℃的冰熔化为0 ℃的水,温度不变,分子的平均动能不变,但由于冰的体积减小,变成水后分子势能发生变化,故内能发生变化。
三、分子动理论
1.内容:物体是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则运动;分子间存在着引力、斥力。
2.作用:是热力学的基础,可解释很多热现象和物质的性质。
四、分子热运动的统计规律
1.统计规律:大量偶然事件的整体规律性。
2.分子运动速率分布
(1)分布规律:大量分子速率分布曲线接近“正态”分布。
(2)温度的意义:温度越高,分子热运动越剧烈;温度与分子热运动的平均动能成正比;温度是大量分子无规则热运动的宏观表现。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现。( )
(2)两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在引力的宏观表现。( )
(3)冰冻的衣服也会变干,说明固体分子也不停地运动。( )
(4)当温度升高时,所有分子的运动都更剧烈了。( )
√
×
×
√
2.某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图所示,纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比,横坐标v表示分子的速率。可见,T1________(选填“>”或“<”)T2;温度升高,分子的平均速率____________(选填“增大”或“减小”)。
答案:< 增大
解析:由题图可知,T1
知识点一
对分子力的理解
【问题引领】
一段小铅柱,用刀切成两段,然后把两个断面对接,稍用力就能使两段铅柱接合起来,一端挂几千克的重物,也不会把铅柱拉开,而玻璃碎了却不能重新接合,这是为什么
提示:铅柱切口很平时,稍用压力就能使两断面分子间距离达到分子引力作用的距离,使两段铅柱重新接合起来。玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离;绝大多数的分子距离远大于10-9 m,分子力已近似为零了,总的分子引力非常小,所以碎玻璃不能接合,若把玻璃加热,玻璃变软,亦可重新接合。
【归纳提升】
1.分子力的性质
根据现代分子结构理论,分子由原子组成,原子是由带正电的原子核和绕核运动的带负电的电子形成的电子云组成的。可见,分子是一个复杂的带电系统,分子间的作用力应属于电磁力。
2.分子力与分子间距离变化的关系
(1)平衡位置:分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为零。平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置。
(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,但斥力减小得更快。
(3)分子力弹簧模型:分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力。小球代表分子,弹簧的弹力代表分子斥力和分子引力的合力,如下表所示。
分子力F随分 子间距离r的 变化关系图像 分子 间 距离 分子力 分子力弹簧模型
r=r0 零
象征分子力合力为零
r
r>r0 表现为引力,且分子力随分子间距的增大,先增大后减小
象征分子力的合力为引力
3.分子力的宏观表现
(1)当外力欲使物体拉伸时,组成物体的大量分子间将表现为引力以抗拒外界对它的拉伸。
(2)当外力欲使物体压缩时,组成物体的大量分子间将表现为斥力以抗拒外界对它的压缩。
(3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在引力。固体有一定形状,液体有一定的体积,而固体、液体分子间有间隙,却没有紧紧地吸在一起,说明分子间还同时存在着斥力。
【典型例题】
【例题1】 设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法正确的是( )
A.r=r0时,分子间引力和斥力都等于零
B.r0
D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大
答案:D
解析:当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错误;当r0
(2)要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概念。
【变式训练1】 下列关于分子间相互作用力的说法正确的是( )
A.当分子间的距离r=r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力
B.当分子间的距离r
D.当分子间的距离r=10-9 m时,分子间的作用力较强,不可以忽略不计
答案:B
解析:当分子间的距离r=r0时,分子力为零,此时分子间的引力和斥力都存在,只是引力等于斥力,故A错误;根据分子力随距离变化的特点可知,当分子间的距离r
【问题引领】
知识点二
内能
(1)功是能量转化的量度,分子力做功对应什么形式的能量变化呢
(2)若分子力表现为引力,分子间距离增大时,分子力做什么功 分子势能如何变化 分子间距离减小时,分子力做什么功 分子势能如何变化
(3)若分子力表现为斥力,分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢
提示:(1)分子力做功对应分子势能的变化。
(2)负功 增大 正功 减小
(3)分子间距离增大时,分子力做正功,分子势能减小;分子间距离减小时,分子力做负功,分子势能增大。
【归纳提升】
1.分子力、分子势能与分子间距离的关系
分子间距离 r=r0 r>r0,r增大 r
分子力做功 — 分子力做负功 分子力做负功
分子势能 最小 随分子间距离 的增大而增大 随分子间距离
的减小而增大
分子势能与分子间的距离的关系图像如图所示。
2.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。
3.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。
4.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 微观分子的热运动 宏观物体的机械运动
能量常 见形式 分子动能、分子势能 物体的动能、重力势能和弹性势能
能量存在 的原因 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、被举高或发生形变
影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量、机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变程度
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 决定物体内能的因素
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。
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。
【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
答案:BC
【典型例题】
解析:乙分子由a运动到c的过程,一直受到甲分子的引力作用而做加速运动,到c时速度达到最大而后受甲的斥力做减速运动,A错误,B正确;乙分子由a到b的过程所受引力做正功,分子势能一直减小,C正确;而乙分子从b到d的过程,先是引力做正功,分子势能减小,后来克服斥力做功,分子势能增大,D错误。
(1)分子力做功是分子势能变化的唯一原因。
(2)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律:不论是重力势能、弹性势能、电势能还是分子势能,当它们之间的距离发生变化时,它们之间的相互作用力如果是做正功,势能都要减小;如果是做负功,势能都要增大。
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事,分子势能的正、负代表大小,如Ep1=-10 J小于Ep2=5 J。
【变式训练2】 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0,相距很远的两分子在分子力作用下由静止开始相互接近的过程中,下列说法正确的是( )
A.在r>r0阶段,斥力减小,引力增大
B.在r
D.在r
解析:在r>r0阶段,两分子相互接近的过程中,斥力和引力都增大,分子力表现为引力,故A错误;在r
知识点三
分子热运动的统计规律
随着温度的升高,所有气体分子运动的速率都增大吗
提示:不是,气体分子的运动特点满足统计规律,是大量的气体分子表现出的规律,对于个别气体分子,温度升高时速率有可能减小,但所有气体分子的平均速率增大。
【归纳提升】
1.气体分子运动的特点
(1)自由性:分子在两次碰撞之间,可认为不受力,做匀速直线运动。
(2)无规则性:分子之间频繁地碰撞,使每个分子的速度大小和方向频繁地改变。
(3)机会均等性:大量分子运动的杂乱无章,使得分子在各个方向运动的机会均等。
2.分子速率分布规律
大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律,当温度升高时,“中间多”这一高峰向速率大的一方移动,分子的平均速率增大,分子的热运动更剧烈。
【典型例题】
【例题3】 (多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
答案:ABC
解析:题图中两条曲线下的面积相等,均为1,A正确。虚线对应的氧气分子速率较小的占的比例大,故平均动能较小,B正确。实线对应的氧气分子速率较大的占的比例大,故热运动剧烈,为100 ℃的情形,C项正确。曲线只给出了各速率区间分子数占总分子数的百分比,没有给出分子数目,故D项错误。
【变式训练3】 (多选)某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,所对应的温度分别为T1、T2,对比不同温度情况,下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.图中两条曲线与横坐标围成的面积相等
C.温度为T1时气体分子的平均动能较大
D.温度为T1的气体分子速率出现在0~200 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
答案:BD
解析:气体的温度越高,速率较大的分子所占的比例越大,所以T1
随 堂 练 习
1.(分子力)两个分子从靠得不能再靠近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大。这一过程中,关于分子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A.分子间的引力和斥力都在增大
B.分子间的斥力在减小,引力在增大
C.分子间的相互作用力的合力在逐渐减小
D.分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小
答案:D
解析:随着分子距离的增大,分子间的引力和斥力都在减小,故A、B错误;分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小,故C错误,D正确。
2.(分子势能)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是( )
A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减小
B.在r
D.在r=r0时,分子势能为零
答案:AC
解析:在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确;在r
A.物体自由下落时速度增大,所以物体内能也增大
B.物体的机械能为零时内能也为零
C.物体的体积减小温度不变时,物体内能一定减小
D.气体体积增大时气体分子势能一定增大
答案:D
解析:物体自由下落时速度增大,动能增加,但内能是分子热运动平均动能和分子势能之和,与宏观速度无关,A错误;机械能包括动能和势能,内能包括分子热运动动能和分子势能,故物体机械能与内能无关,B错误;温度不变说明分子热运动平均动能不变,体积减小,分子势能不一定减小,故物体的内能不一定减小,C错误;气体分子间距很大,分子力几乎为零,但一定表现为引力,故气体体积增大时气体分子势能一定增大,D正确。
4.(分子动理论)下列不属于分子动理论内容的是( )
A.物体熔化时会吸收热量
B.物体是由大量分子组成的
C.分子间存在着引力和斥力
D.分子在做永不停息的无规则运动
答案:A
解析:物体熔化时会吸收热量,属于物态变化的内容,故A不属于分子动理论内容。分子运动论包括三条内容:物体是由大量分子组成的; 分子间存在着引力、斥力;分子永不停息地做无规则运动。故B、C、D属于分子动理论内容。
5.(分子运动速率分布)(多选)根据气体分子动理论,气体分子运动的剧烈程度与温度有关,下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。
按速率大小划分 的区间/(m·s-1) 各速率区间的分子数占总分子数的百分比/% 0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100~200 8.1 5.4
200~300 17.0 11.9
300~400 21.4 17.4
400~500 20.4 18.6
500~600 15.1 16.7
600~700 9.2 12.9
700~800 4.5 7.9
800~900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
依据表格内容,以下四位同学所总结的规律正确的是( )
A.不论温度多高,速率很大和很小的分子总是少数
B.温度变化,气体分子表现出的“中间多、两头少”的分布规律要改变
C.某一温度下,分子的速率都在某一数值附近,离开这个数值越远,分子数越少
D.温度增加时,速率小的分子数减少了
答案:ACD
解析:温度变化,气体分子速率表现出的“中间多、两头少”的分布规律是不会改变的,选项B错误;由气体分子运动的特点和统计规律可知,选项A、C、D描述正确。
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