1-4 分子动能与势能(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
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第一章分子动理论
第4节分子动能与势能
学习目标
1、知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分 子热运动平均动能的标志。 2、知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离， 分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。 3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有 关。 4、能够区别内能和机械能。
名师指点
内能与机械能的区别与联系
物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。内能是由大量分子做 热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是由物体做机械运动和 物体形变所决定的能；机械能在一定条件下可以为零。但内能永远不 为零，它们的区别与联系如下表所示。
名师指点
内能与机械能的区别与联系
名师指点图Leabharlann 法分析分子势能的变化课堂训练
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
课堂训练
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。 答案：D
课堂训练
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。 答案：D
(2)分子势能的特点：由分子间相对位置决定的能量，随分子间 距的变化而变化。分子势能是标量。
新知探究
知识点 2
分子势能
(3)变化分析依据：由于分子间既存在引力，又存在斥力，分子 间距离变化时，既要考虑引力做功，又要考虑斥力做功，为简化 起见，用分子间的合力做功分析势能变化，W＞0，势能减少， W＜0，势能增加。
新知探究
知识点 1 分子动能
②分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值，温度是分 子平均动能的标志，这就是温度的微观含义。在相同温度下， 各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增 加，温度降低，分子平均动能减少。
新知探究
知识点 2
分子势能
(1)分子势能：组成物质的分子间存在相互作用力，分子间具有 由它们的相对位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。
名师指点
分子势能与距离的关系可用下表来表示，用此表来帮助解题，抓住距 离为r0时，分子势能最小的特点，解题非常简捷。
课堂训练
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
新知探究
知识点 1 分子动能
(2)特点：物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的 动能也有大有小，而且再不断改变
新知探究
知识点 1 分子动能
2.分子平均动能：所有分子的动能的平均值。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。
新知探究
知识点 1 分子动能
温度的意义：温度在宏观上的意义是表示物体的冷热程度。而 它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观 含义。
课堂训练
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
课堂训练
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。 答案：C
新知探究
知识点 2
分子势能
(4)分子势能的大小和分子间距离的关系
新知探究
知识点 2
分子势能
新知探究
知识点 2
分子势能
名师指点
说明
(1)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、分子势能，还是电势能，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。
课堂训练
点睛：分子力做功 ①由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的 体积变化，所以微观的分子势能变化对应着宏观的物体体积变化。但 是，同样是物体体积增大(或减小)，有时表现为分子势能增大(或减 小)(在一定范围内)；有时表现为分子势能减小(或增大)(在一定范围内)。 ②分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子 势能就越大；体积越小，分子势能就越小。如0 ℃的水变成0 ℃的冰后， 体积变大，但分子势能减小。所以一般来说，物体体积变化了，其对 应的分子势能也将发生变化。具体怎么变化，关键要看在变化过程中 分子力做正功还是负功。
课堂训练
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。
谢谢
新知探究
知识点 1 分子动能
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，不是反映个别分子 的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。
新知探究
知识点 1 分子动能
③温度的本质：温度是分子热运动的平均动能的标志。 ④温度是大量分子热运动的集体表现：平均动能大，在宏观上 表现为物体的温度高，温度是大量分子热运动的集体表现，是 含有统计意义的，对于个别分子来说，温度是没有意义的。
(2)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 热运动且相互作用着的分子组成的。内能是对一个宏观物体而言 的，不存在某个分子内能的说法。
新知探究
知识点 3
物体的内能
(3)内能的决定因素 物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平 均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还 要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物 体内所有分子的动能和分子势能的总和。
②分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值，温度是分 子平均动能的标志，这就是温度的微观含义。在相同温度下， 各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增 加，温度降低，分子平均动能减少。
新知探究
知识点 1 分子动能
③分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它 等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和所 含的分子数目有关。
名师指点
说明
名师指点
说明
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事。
新知探究
知识点 3
物体的内能
(1)物体的内能：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总 和叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且 相互作用着的分子组成的，因此任何物体都是有内能的。
新知探究
知识点 3
物体的内能
新知探究
知识点 1 分子动能
分子动能：做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
①分子动能是指单个分子热运动的动能，但是物体内各个分子 的动能不尽相同，在研究热现象时，我们研究的是大量分子的 行为，所以对单个分子的动能的研究没有意义，我们关心的是 大量分子的平均动能。
新知探究
知识点 1 分子动能
第4节分子动能与势能
学习目标
1、知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分 子热运动平均动能的标志。 2、知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离， 分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。 3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有 关。 4、能够区别内能和机械能。
名师指点
内能与机械能的区别与联系
物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。内能是由大量分子做 热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是由物体做机械运动和 物体形变所决定的能；机械能在一定条件下可以为零。但内能永远不 为零，它们的区别与联系如下表所示。
名师指点
内能与机械能的区别与联系
名师指点图Leabharlann 法分析分子势能的变化课堂训练
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
课堂训练
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。 答案：D
课堂训练
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。 答案：D
(2)分子势能的特点：由分子间相对位置决定的能量，随分子间 距的变化而变化。分子势能是标量。
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知识点 2
分子势能
(3)变化分析依据：由于分子间既存在引力，又存在斥力，分子 间距离变化时，既要考虑引力做功，又要考虑斥力做功，为简化 起见，用分子间的合力做功分析势能变化，W＞0，势能减少， W＜0，势能增加。
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知识点 1 分子动能
②分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值，温度是分 子平均动能的标志，这就是温度的微观含义。在相同温度下， 各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增 加，温度降低，分子平均动能减少。
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知识点 2
分子势能
(1)分子势能：组成物质的分子间存在相互作用力，分子间具有 由它们的相对位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。
名师指点
分子势能与距离的关系可用下表来表示，用此表来帮助解题，抓住距 离为r0时，分子势能最小的特点，解题非常简捷。
课堂训练
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
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知识点 1 分子动能
(2)特点：物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的 动能也有大有小，而且再不断改变
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知识点 1 分子动能
2.分子平均动能：所有分子的动能的平均值。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。
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知识点 1 分子动能
温度的意义：温度在宏观上的意义是表示物体的冷热程度。而 它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观 含义。
课堂训练
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
课堂训练
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。 答案：C
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知识点 2
分子势能
(4)分子势能的大小和分子间距离的关系
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知识点 2
分子势能
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知识点 2
分子势能
名师指点
说明
(1)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、分子势能，还是电势能，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。
课堂训练
点睛：分子力做功 ①由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的 体积变化，所以微观的分子势能变化对应着宏观的物体体积变化。但 是，同样是物体体积增大(或减小)，有时表现为分子势能增大(或减 小)(在一定范围内)；有时表现为分子势能减小(或增大)(在一定范围内)。 ②分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子 势能就越大；体积越小，分子势能就越小。如0 ℃的水变成0 ℃的冰后， 体积变大，但分子势能减小。所以一般来说，物体体积变化了，其对 应的分子势能也将发生变化。具体怎么变化，关键要看在变化过程中 分子力做正功还是负功。
课堂训练
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。
谢谢
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知识点 1 分子动能
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，不是反映个别分子 的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。
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知识点 1 分子动能
③温度的本质：温度是分子热运动的平均动能的标志。 ④温度是大量分子热运动的集体表现：平均动能大，在宏观上 表现为物体的温度高，温度是大量分子热运动的集体表现，是 含有统计意义的，对于个别分子来说，温度是没有意义的。
(2)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 热运动且相互作用着的分子组成的。内能是对一个宏观物体而言 的，不存在某个分子内能的说法。
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知识点 3
物体的内能
(3)内能的决定因素 物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平 均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还 要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物 体内所有分子的动能和分子势能的总和。
②分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值，温度是分 子平均动能的标志，这就是温度的微观含义。在相同温度下， 各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增 加，温度降低，分子平均动能减少。
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知识点 1 分子动能
③分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它 等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和所 含的分子数目有关。
名师指点
说明
名师指点
说明
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事。
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知识点 3
物体的内能
(1)物体的内能：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总 和叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且 相互作用着的分子组成的，因此任何物体都是有内能的。
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知识点 3
物体的内能
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知识点 1 分子动能
分子动能：做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
①分子动能是指单个分子热运动的动能，但是物体内各个分子 的动能不尽相同，在研究热现象时，我们研究的是大量分子的 行为，所以对单个分子的动能的研究没有意义，我们关心的是 大量分子的平均动能。
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知识点 1 分子动能