2020-2021学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册课件：1.4分子动能和分子势能17张PPT

4　分子动能和分子势能
1.知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2.了解分子势能,分子力做功对应分子势能的变化。知道分子势能跟物体的体积有
关。
3.理解分子势能与分子间距离的变化关系曲线。
4.知道什么是内能,知道物体的内能跟温度和体积有关。
1.分子动能
分子不停地做无规则运动,像一切运动着的物体一样,做①　热运动????的分子也具
有动能,这就是分子动能。
2.分子的平均动能
热现象研究的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质,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②　平均值????,这个平均值叫作分
子热运动的平均动能。
3.温度的微观含义
物体的温度是它的分子热运动的③　平均动能????的标志。
1 | 分子动能
1.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④????
路径????无关,分子组成的系统具有分子势能。
2.决定因素
(1)微观上:分子势能的大小由分子间的⑤　相对位置????决定,这说明分子势能Ep
与分子间⑥　距离r????是有关系的。
(2)宏观上:分子势能与物体的⑦　体积????有关。
3.分子势能与分子间距离的关系
(1)当r>r0时,分子间的作用力表现为⑧　引力????;若r减小,力的方向与分子的位移方
向相同,分子间的作用力做⑨　正????功,分子势能⑩　减小????。
2 | 分子势能
(2)当r=r0时,分子间的作用力为?　零????;当分子间距离r减小到r0时,分子势能减到
?　最小????。
(3)当r向相反,分子间的作用力做?　负????功,分子势能?　增大????。
1.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。
2.内能的普遍性:任何物体都具有内能。
3.决定因素
(1)从微观上看,物体的内能大小由物体所含的分子?　总数????、分子热运动的?
　平均动能????和分子间距离三个因素决定。
(2)从宏观上看,物体的内能大小由物质的量、?　温度????和?　体积????三个因素
共同决定。
(3)物体的内能受物态变化的影响。
4.物体的内能跟物体的机械运动状态?　无关????。
3 | 物体的内能
1.烧开水时,水温升高的过程中,每个水分子的动能都增大。?(?????　)
2.一定质量的物体,在体积增加时,分子势能总是随分子间距离的增大而减小。?
(?????　)
3.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变。?(?????　)
4.分子的平均动能的大小与物质的种类有关。?(?????　)
5.分子势能可以为正值、负值、零。?(　√　)
6.温度反映了每个分子热运动的剧烈程度。?(?????　)
提示:温度反映了物质分子热运动的剧烈程度,是一个统计规律,并不是温度升高每
个分子热运动的剧烈程度都增加。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ?” 。
7.分子动能与物体速度有关。?(?????　)
提示:分子动能与物体的动能是不同的,分子动能与物体速度无关。
8.温度高的物体内能大。?(?????　)
提示:物体的内能与温度、物质的量和体积有关,温度高的物体内能并不一定大。
单个分子的动能
(1)物体由大量分子组成,每个分子都具有动能且不为零。
(2)分子在永不停息地做无规则热运动,各个分子的动能有大有小并且时刻在变
化。
(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果,单个分子的动能没有实际意义。
分子的平均动能与温度
(1)温度的微观含义
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。因此可以得出结论:物体温度升高时,分子热运动的
平均动能增加。
1 | 分子动能
(2)温度的统计意义
温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但个别分子的动能可能增大也可能减
小,即个别分子的动能大小与温度是没有关系的;物体温度升高,总体上所有分子的
动能之和一定是增加的。
由于分子运动的无规则性,在某一时刻,物体内部各个分子的动能大小不一,就是同
一个分子,在不同时刻的动能也是不相同的,所以研究其中某一个分子的动能没有
必要。物体由大量分子组成,热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,所以,有意
义的是所有分子动能的平均值,即分子热运动的平均动能。
物体的每一温度值都对应着分子热运动的一个平均动能值,只要温度相同,任何分
子的平均动能都相同。因此我们说“温度是物体分子热运动的平均动能的标志”。
2 | 分子势能的理解
情境????如图所示,晶体分子间距离较小,且规则排列;熔化后的液体分子间距离较大,
且是无规则排列的。晶体熔化过程中,温度不变,只有在熔化完成后,温度才会升
高。
问题
1.功是能量转化的量度,分子间的作用力做功对应什么形式的能量变化呢?
提示:分子间的作用力做功对应分子势能的变化。
2.晶体熔化过程中,分子间距离增大,分子间的作用力做什么功?分子势能如何变化?
提示:晶体熔化过程中,分子间距离增大,分子间的作用力表现为引力,分子间的作用
力做负功,分子势能增加。
3.晶体熔化过程中,温度不变,只有在熔化完成后,温度才会升高,这是为什么?
提示:晶体熔化成液体的过程中,规则排列的分子之间的距离增大,分子间作用力表
现为引力,外界提供的热量用来克服分子间作用力做功,使分子势能增加,所以熔化
过程中温度不变,分子平均动能不变,而分子势能增加,吸收的热量转化为分子势
能。
分子势能与分子间的作用力做功的关系
(1)分子间的作用力做正功,分子势能减少,分子间的作用力做了多少正功,分子势能
就减少多少。
(2)分子间的作用力做负功,分子势能增加,克服分子间的作用力做了多少功,分子势
能就增加多少。
分子势能与分子间距离的关系
取两分子相距无穷远时分子势能为零,一般两分子间距离r>10r0时,分子势能均视为
零。
图示
?
r分子间的作用力表现为斥力,随着r的减小,分子间的作用力做负功,分子势能增大
r=r0
分子势能最小。在此位置左右分子间距离r不论减小或增大,分子势能都增大,所以说,平衡位置处是分子势能最小点
r>r0
分子间的作用力表现为引力,随着r的增大,分子间的作用力做负功,分子势能增大
r>10r0
分子势能均视为零
分子势能的特点
(1)分子势能是标量,正负表示的是大小,具体的值与零势能的选择有关。
(2)分子势能为零和分子势能最小的含义不同,前者与选择的零势能点有关,而后者
的位置确定在r=r0处。
(3)分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样,都是与某种力对应,由相对位置
决定的能量,且该种力做功等于对应势能的变化。
(4)微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化,但不能理解为物体体积越大,
分子势能就越大,因为分子势能除了与物体的体积有关外,还与物态有关。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 对内能的理解
(1)物体温度升高,内能不一定增加;温度不变,内能可能改变;温度降低,内能可能增
加。
(2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,它取决于物质的
量、温度、体积及物态;内能是对大量分子而言的,对单个分子来说无意义。
(3)物体的机械运动对应着机械能,热运动对应着内能。内能和机械能是两种不同
形式的能量。物体的内能跟物体的机械运动状态无关。物体具有内能的同时又可
以具有机械能。
2 | 物体的内能
类别比较
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、重力势能或弹性势能
能量存在的原因
物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力
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、物体的体积及物态
物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度或弹性形变程度
是否为零
永远不可能等于零
一定条件下可以等于零
联系
在一定条件下可以相互转化
内能与机械能的区别和联系
内能与热量的区别
(1)内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能,而热量是一个过程
量,它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量,即内能的改变量。
(2)如果没有传热,就无所谓热量,但此时物体仍具有一定的内能。例如,我们不能说
“某物体在某温度时具有多少热量”。
(3)热能是内能通俗而不确切的说法,热量是物体在传热过程中内能转移的多少。