第四课-分子动能和分子势能(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第三册)

思考与讨论
地面附近的物体与地球之间有引力的作用，物体被举高后，
地球和这个物体组成的系统就具有了势能。
G
用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之 间存在力（引力或斥力）的作用，这个系统也具有了势能。
总之，如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的 系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置决定的。
③在r≥10r0时，分子力可以忽略，若取此时的分子势 能为0。则分子势能与分子间距离的关系：
当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小且小于零。
F斥
r0
F合
F引
10r0 r
无限远时分子势能EP=0
EP（F）
注意：
1、若取 r0处为零势能点，则分子势能都大于0. 2、分子势能为0和分子势能最小的含义不同。 如前者与选择的零势能点有关，后者的位置确定在r=r0处。
一、分子动能
2、分子平均动能
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 且在不断改变。
在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学 性质，因而，这里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 的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
想一想
分子距离
体积
内能
物体中所有分子热运动的 动能和分子势能的总和
分子热运动剧烈程度 分子距离 分子个数
温度 体积 质量
物体的内能
课堂小结
平均动能
分子动能
平均速率
温度
分子势能正功 负功 Nhomakorabea学情检测 1.新型冠状病毒2019-nCoV主要依靠呼吸道飞沫传播，在空气中含病毒飞沫 微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞，所以含病毒飞沫微粒所做的无规 则 运 动 属 于 _ _布_ _朗_运_ _动_ _ _ _ 运 动 ； 空 气 分 子 间 作 用 力 F 与 分 子 间 距 离 r 的 关 系 如 图所示，r=r0时，F=0。相距较远的两个分子距离减小到r0的过程中，分子 势 能 _ _一_ _直_ _减_ _少_ _ _ （ 填 “ 先 减 小 后 增 大 ” 、 “ 先 增 大 后 减 少 ” 、 “ 一 直 增 大 ” 或“一直减少”）。
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?
一、分子动能
3、温度 ①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量
②微观含义： 温度是分子热运动的平均动能的标志
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。
从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。
二、分子势能
一般选取两分子间距离无穷远时，分子势能为零。
F
① 在r＞r0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠 近至r0过程中（r↓），分子力做正功，分子势能减小。
②在r＜r0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离 增大至r0过程中（r↑），分子力也做正功，分子势能 也减小。
内能增大 C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大
于物体B的内能
√D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平 均速率也可能不同
定义
影微
响观
因 素
宏 观
分子动能 分子无规则运
动的动能
分子热运动 的剧烈程度
温度
分子势能 分子间有作用力，由分子 间相对位置决定的势能
C.如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为 12mv2
√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
例2.关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是（ ） A.物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大
B.物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小
√C.物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大
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4.(多选)(2020·莱州一中高二月考)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（BC）
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
我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以 分子间有势能？
思考与讨论
分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r 是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 构建模型：
设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A 不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。
二、分子势能
半定量分析分子势能变化情况： 取无穷远处分子势能为0 分子力所做的功等于分子势能的减少
①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功 越来越多，分子势能越来越小。
②当r＝r0时，分子势能最小。
③当r<r0时，r不断减小，分子力做负功越 来越多，分子势能越来越大。
【决定分子势能的因素】： 从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。
一、分子动能
4、注意：
①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。 ②分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类及所处的状态无关
由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一 温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同， 但平均速率一般不同。
一、分子动能
5、分子的总动能：
所有分子热运动的动能总和 等于分子的平均动能与分子数的乘积。 微观上看： 与分子的 总个数 和 平均动能 有关 宏观上看： 与 物质的量 和 温度 有关
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2.对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是( AD )
A．两者的分子平均动能相同 B．水银的分子平均动能比水的大 C．两者的分子平均速率相同 D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小
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3.(多选)对于实际的气体，下列说法正确的是（ BD）
A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时，其内能可能不变
§1.4 分子动能和分子势能
引入新课
地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以 存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是 否也具有这一特点呢？
G
一、分子动能
1、分子动能
分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的 分子也具有动能，这就是分子动能。
而减小
√C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小
而增大 D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小
而减小
例4.(多选)两个分子由于距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判
断在这一过程中（ ）
√A.一定是分子力做了正功 √B.两个分子间的相互作用力可能增大
向上平移即可，势能改变是绝对的。
F斥 r0 F引
10r0 r
无限远时分子势能EP=0
r增大，Ep增大
r减小，Ep增大
v
v
当r=r0时,分子势能最小且小于零.
例3.下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大
而增大 B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大
定性分析分子力做功情况： ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功。
例1.(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
影响因素
联系
内能 热运动
机械能 机械运动
分子动能、分子势能 动能、重力势能、弹性势能
温度、质量、体积 质量、速度、高度、形变量
内能和机械能的物理本质是一样的。机械能是宏观 的物体运动，内能是组成物体的分子热运动的总和。
三、物体的内能
物体的内能（internal energy）： 物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
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5.(多选)设有甲、乙两分子，如图，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的 距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x
轴正方向运动，则（BD）
A.乙分子的加速度减小 B.乙分子到达r0处时速度最大 C.分子力对乙一直做正功，分子势能减小 D.乙分子在r0处时，分子势能最小
渐增大
定性分析功能关系 ①当r>r0时，分子力做正功，分子动能增加，分子势能Ep减少。 ②当r<r0时，分子力做负功，分子动能减少，分子势能Ep增加。
二、分子势能
半定量分析分子力做功情况：
分子作用力曲线与r轴之间所围面积等于分子力所做的功。 ①当r>r0时， 分子力为引力，分子间距离减小，分子力做正功，所围面积在r轴 下方，r不断减小，分子力做正功越来越多，所围面积越来越大。 ②当r<r0时，分子间距离减小，分子力做负功，所围面积在r轴上方，r不断减小， 分子力做负功越来越多，所围面积越来越大。
⑴任何物体都具有内能： 一切物体都是由分子组成
所有分子都在永不停息地做无规则热运动 分子存在相互作用力
⑵决定物体内能的因素：
分子总数
物体的摩尔数
微观： 分子平均动能
宏观： 温度
分子势能（分子间距）
体积
例5.下列说法正确的是（ ） A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的
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6.(多选)图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距
离变化的图像.由图像判断以下说法中正确的是（CD）
A.当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零 B.当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大 C.当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大 D.当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐
D.1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大
思考与讨论
分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r 是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢? 构建模型
设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A 不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。
C.两个分子间的距离一定变大
D.两个分子间的相互作用力一定是引力
物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下 的落体运动。再如，地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则热运动的同 时，还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时，其中的气体分子是 否还具有能量呢？
对应的运动形式 常见的能量形式