第一章 4.分子动能和分子势能—新教材人教版高中物理选择性必修第三册课件

时,分子力做正功。
(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功;当r增大
时,分子力做正功。
必备知识
自我检测
4.内能
(1)定义:物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
(2)普遍性:组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动,所以任
何物体都具有内能。
(3)相关因素
①物体所含的分子总数由物质的量决定。
但是其中个别分子的动能有可能减小,A错,B对;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,所以C错,D
对。
答案BD
必备知识
自我检测
3.(多选)如图所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系,下列
判断正确的是(
)
A.当r<r0时,r越小,则分子势能Ep越大
B.当r>r0时,r越小,则分子势能Ep越大
2.分子势能
(1)定义:分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能。
(2)决定因素
①宏观上:分子距离有关。
必备知识
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3.分子力做功的规律
由于分子间存在着分子力,所以当分子间距离发生变化时,分子力
做功。
(1)当r>r0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功;当r减小
小,故B错误;乙分子在Q点时分子势能为0,但此时所受分子力不为0,
故不是平衡状态,故C错误;当乙分子运动至Q点(x=x1)时,其分子势
能为0,故其分子动能也为0,分子间距离最小,而后向分子间距离变
大的方向运动,故乙分子的运动范围为x≥x1,故D正确。
答案AD
规律方法 分子势能图像问题的解题技巧
(1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点意
义的不同。分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平
衡距离r0,而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0。
(2)其次要把图像上的信息转化为分子间距离,再求解其他问题。
探究一
探究二
探究三
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变式训练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
高,分子的平均动能增大,故D正确。
答案D
探究一
探究二
探究三
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影响分子动能的因素
情境探究
如图,分别向10 ℃和50 ℃的水中滴入一滴红墨水,请问:
(1)哪杯水中红墨水扩散得快?
(2)哪杯水中分子的平均动能大?
(3)影响分子平均动能的因素是什么?
要点提示(1)50 ℃的水
(2)50 ℃的水
(3)温度
D.氢气分子热运动的总动能大
探究一
探究二
探究三
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解析因为温度是分子平均动能的标志,所以选项 A 正确;因为氢气和
氧气的分子质量不同,平均动能又相等,所以两种气体分子的平均速
2
率不同,由 Ek= 可得,分子质量大的平均速率小,故选项 B
2
正确;虽
然两种气体分子平均动能相等,两种气体质量相等,但由于氢气摩尔
4.分子动能和分子势能
学习目标
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.了解什么是分子势能,了解分子势能与分子间的距离、分子力做
功的关系。
3.知道什么是物体的内能,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。
思维导图
了解什么是分子势能,了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。
质量小,氢气分子数多,由 Ek 总=Nk 知,氢气分子总动能大,故 C 错
误,D 正确。
答案ABD
探究一
探究二
探究三
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影响分子势能的因素
情境探究
(1)分子势能与以前学过的哪种能量具有相似的特点?
(2)功是能量转化的量度,哪种力做功对应着分子势能的能量变化呢?
(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
)
必备知识
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1.分子动能
(1)定义:由于分子永不停息地做无规则运动而具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能:所有分子的动能的平均值。
①温度是物质分子热运动的平均动能的标志,温度升高,分子热运
动的平均动能增大。
②虽然同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由
于不同物质的分子质量一般不相同,故平均速率一般不相同。
探究一
探究二
探究三
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知识归纳
1.单个分子的动能
(1)物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能且不为零。
(2)分子在永不停息地做无规则热运动,每个分子的动能在无规则变
化。
(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果,个别分子的动能没有
实际意义。
探究一
探究二
探究三
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2.分子的平均动能
(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计意义。温度
化(气体的分子势能一般视为不变),但不能说体积变大,势能就变大。
(2)微观上:分子势能与分子间的距离有关。
探究一
探究二
探究三
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实例引导
例2 (多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两
分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。
图中分子势能的最小值为-E0。若两分子所具有的总能量为0,则下
D.物体的动能减少时,其分子的平均动能可能增大
解析内能是大量分子组成的物体所具有的,单个分子无内能可言,A
错误;物体的内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总
和,由物体的温度、体积决定,与整个物体宏观机械运动的动能和
势能无关,故B错误;物体做加速运动时,其动能增大,但内能不一定
增大,故C错误;当物体运动的动能减少时,其温度可能升高,温度升
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.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动
C.当r=r0时,分子势能Ep最小
D.当r→∞时,分子势能Ep最小
必备知识
自我检测
解析由图像可知:分子间距离为r0时分子势能最小,此时分子间的距
离为平衡距离;另外,结合分子力的关系可知,当r大于r0时,分子间的
作用力表现为引力,当r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力;在r由
比较大减小到r0的过程中,分子间的作用力表现为引力,做正功,分
)
必备知识
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2.(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,分子的总动能增加
1 2
C.如果分子的质量为m,平均速率为v,则平均动能为 2 mv
D.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的
总数之比
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,
的统计结果,个别分子的动能没有实际意义。
(3)温度高的物体,分子的平均速率不一定大,还与分子质量有关。
探究一
探究二
探究三
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变式训练1(多选)质量相等的氢气和氧气在温度相同时,下列说法中
正确的是(
)
A.两种气体的分子平均动能相等
B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C.两种气体分子热运动的总动能相等
列说法中正确的是(
)
A.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0
B.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大
C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态
D.乙分子的运动范围为x≥x1
探究一
探究二
探究三
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解析两分子所具有的总能量为0,乙分子在P点时,分子势能为-E0,故
分子动能为E0,故A正确;乙分子在P点时,分子力为0,故加速度为0最
探究一
探究二
探究三
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解析某种物体的温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零;从微
观上讲,分子运动快慢是有差别的,各个分子运动的快慢无法跟踪
测量,在一定温度下,分子速率大小按一定的统计规律分布,当温度
升高时,分子运动更激烈,平均动能增大,但并不是所有分子的动能
都增大;物体的运动速率越大,说明物体的动能越大,这并不能代表
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。
探究一
探究二
探究三
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实例引导
例1 关于分子动能,正确的说法是(
)
A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度升高时,所有分子的动能都增大
C.同种物体,温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大
D.物体的运动速率越大,则物体的分子动能也越大
②分子热运动的平均动能与温度有关。
③分子势能与物体的体积有关。
故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化
的影响。
必备知识
自我检测
1.正误判断
(1)物体的温度降低时,物体每个分子的动能都减小。(
)
(2)10 ℃的水和10 ℃的铜的分子平均动能相同。(
)
(3)物体的体积越大,分子势能越大。(
规律方法 分子势能图像问题的解题技巧
(1)哪杯水中红墨水扩散得快?
③分子势能与物体的体积有关。
(多选)(2020湖南模拟)若取无穷远处分子势能为零,当两分子处于平衡状态即两分子间距离为r0时,下列说法正确的是(
氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态
(1)分子势能与以前学过的哪种能量具有相似的特点?
又如何呢?
要点提示(1)分子势能同重力势能、电势能相似。
(2)分子力做功对应分子势能的变化。
(3)若分子力表现为斥力,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。
探究一
探究二
探究三
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知识归纳
1.分子势能与分子力做功的关系
(1)分子力做正功,分子势能减少,分子力做了多少正功,分子势能就
物体内部分子热运动越激烈,则物体的分子动能不一定越大。所以
选C项。
答案C
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规律方法 理解分子动能的三要点
(1)温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”,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,与单个分子的动能
没有关系。
(2)每个分子都有分子动能且不为零,热现象是大量分子无规则运动
大。
(3)当r<r0时,F合>0,即为斥力,所以此时减小r,
克服分子力做功,Ep增大。
(4)当r≥10r0(r数量级为10-9 m)时,分子间的
作用力可以忽略。分子势能与分子间距离
的关系如图所示。
探究一
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3.影响分子势能的因素
(1)宏观上:分子势能的大小与体积有关。一般体积变化,势能就变
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微观上:分子势能与分子之间的距离有关。
同种物质,质量相同,分子数一样多。
氢气分子热运动的总动能大
分子间作用力的合力为零
乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态
知道什么是物体的内能,知道物体的内能跟物体的温度和体积有关。
(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?
升高,分子平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大。个别
分子动能可能增大也可能减小,但总体上所有分子的动能之和一定
是增加的。
(2)只要温度相同,任何分子的平均动能都相同。但由于不同物质的
分子质量一般不相同,故平均速率一般不相同。
3.物体内分子的总动能
分子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
(多选)有温度和质量都相同的水、冰和水蒸气,则(
)
(5)当分子间距离由0逐渐增大到∞时,分子势能先减小后增大。
氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定,同时受物态变化的影响。
变式训练3关于机械能和内能,下列说法中正确的是(
)
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。
)
(4)当分子间距离r=r0时,分子间合力为0,所以分子势能为0。(
(5)当分子间距离由0逐渐增大到∞时,分子势能先减小后增大。
(
)
(6)物体运动得越慢,其内能一定越小。(
)
(7)物体的温度和体积变化时,内能一般要发生改变。(
)
答案(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
减少多少。
(2)分子力做负功,分子势能增加,克服分子力做了多少功,分子势能
就增加多少。
探究一
探究二
探究三
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2.分子势能与分子间距的关系
(1)当r=r0时,F合=0,Ep最小(若以分子间距无限远处为零势能点,则
此时Ep<0)。
(2)当r>r0时,F合<0,即为引力,所以此时增大r,克服分子力做功,Ep增
子势能减小,r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,距离减小的过
程中做负功,分子势能增大,所以当r等于r0时,分子势能最小,故A、
C正确,B、D错误。
答案AC
必备知识
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4.下列叙述正确的是(
)
A.分子的动能与分子的势能之和,叫作这个分子的内能
B.物体的内能由物体的动能和势能决定
C.物体做加速运动时,其内能一定增大