高中物理(人教版)精品讲义—分子动能和分子势能

高中物理（人教版）精品讲义—分子动能和分子势能课程标准课标解读

了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据1.知道温度是分子平均动能的标志.

2.明确分子势能与分子间距离的关系.

3.理解内能的概念及其决定因素．

知识点01 分子动能与分子势能

（一）分子动能

1．分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2．分子的平均动能

所有分子热运动动能的平均值．

3．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志．

（二）分子势能

1．分子势能：由分子间的相对位置决定的能．

2．分子势能E p随分子间距离r变化的情况如图所示．

当r＝r0时，分子势能最小．

3．决定因素

(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．

(2)微观上：分子势能的大小与分子之间的距离有关．

【知识拓展】

1．单个分子的动能

(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能．

(2)由于分子运动的无规则性，在某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可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．

2．分子的平均动能

(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．

(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．

3．物体内分子的总动能

物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．

4．分子力、分子势能与分子间距离的关系：

:分子间距离r r＝r0r>r0r

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．

6．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．【即学即练1】关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（）A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小

B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零

C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力

D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢

【答案】D

【解析】A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大，选项A错误；B．分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而减小，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，但是引力减小的慢，所以分子力表现为引力，选项C错误；D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项D正确。故选D。

知识点02 物体的内能

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．任何物体都具有内能．

2．相关因素

(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．

(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．【知识拓展】

1．内能的决定因素

(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响．

(2)微观因素：物体内能的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的距离三个因素决定．

2．温度、内能和热量的比较

(1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志．

(2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．

(3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少．

3．内能和机械能的区别与联系

一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化．

【即学即练2】下列说法中正确的是（）

A．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大

B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同

C．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

D．可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气，温度相同时氧气的内能小

【答案】D

【解析】A．温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少，故A错误；B．温度相同，分子的平均动能就相等，氧气的分子的质量大于氢气的分子质量，那么氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故B错误；C．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，故C错误；D．氧气和氢气的摩尔质量不同，质量相等的氧气和氢气的摩尔数不同，所以氧气的分子数比氢气

分子数少，分子平均动能相同，所以氧气的内能要比氢气的内能小，故D正确。故选D。

考法01 分子势能随间距的变化E-r图

【典例1】两分子之间的分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能E p=0）。下列说法正确的是（）

A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线

B．当r=r0时，分子势能为零

C．两分子在相互靠近的过程中，在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，分子势能减小

D．两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大【答案】C

【解析】AB．在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故AB错误；C．在r>r0阶段，分子力表现为引力，两分子在相互靠近的过程中，分子力F做正功，分子动能增大，分子势能减小，故C正确；D．由图甲可知，两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先增大后一直减小，故D错误。故选C。

考法02 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化

【典例2】分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，图线b与r轴的交点对应的分子间距离为1r、最低点对应的分子间距离为2r。关于对图线的理解，下