新教材物理选择性必修第三册学案：分子动能和分子势能

4.分子动能和分子势能

学习目标：1．[物理观念]知道分子动能、分子势能、物体内能的概念，知道温度是分子热运动平均动能的标志，分子势能跟物体体积有关。 2.[科学思维]理解分子平均动能与温度的关系，分子势能与物体体积关系，并能解决相关的实际问题。 3.[科学探究]学会探究两分子之间相互作用影响分子势能的变化，通过讨论，学会与他人合作交流，在探究中得出相应的结论。4.[科学态度与责任]通过分子平均动能与温度、分子势能与体积的探索，养成实事求是的科学态度，激发学习科学的兴趣。

阅读本节教材，回答第14页“问题”，并梳理必要知识点。

教材P14“问题”提示：存在，分子间的作用力所做的功与路径无关，分子势能与分子间的相对位置有关。

一、分子动能

1．分子动能

做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

热现象研究的是大量分子运动的整体表现，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，叫作分子热运动的平均动能。

3．温度的微观解释

温度是物体分子热运动平均动能的标志。

说明：温度相同，分子平均动能相等，而不同种类的分子平均速率不相等。

二、分子势能

1．定义：分子间存在相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。

2．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：分子势能与分子间的距离有关。

3．分子势能与分子间距离的关系

(1)当r>r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增加。

(2)当r

(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小。

三、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．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。

3．决定因素

(1)物体所含的分子总数由物质的量决定。

(2)分子的热运动平均动能由温度决定。

(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。

注意：物体的内能与机械能无关。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)物体的温度升高时，物体每个分子的动能都增大。(×)

(2)当分子力做正功时，分子势能一定减小。(√)

(3)当分子间距离为r

(4)物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变。(√)

2．(多选)下列说法中正确的是()

A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同

B．分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能

C．物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温度很高

D．温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率

AB[温度相同，物体分子平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能，故B正确；物体温度是对大量分子而言，对于10个这样少数的分子无意义，故C错误；温度低的物体分子的平均速率小(相同物质)，但具体到每一个分子的速率是不确定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故D错误。]

3．(多选)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，分子势能越小

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

AC[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，分子势能随分子间距离的减小而减小，A正确；分子力为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能随分子间距离的减小而增大，B错误；物体在热胀冷缩时，物体体积发生变化，说明分子势能发生变化，C正确；物体在做自由落体运动时，物体重力势能减小，但分子势能与重力势能无关，D错误。]

分子动能

相同温度的氧气和氢气，哪一个平均动能大？哪一个平均速率大？

提示：温度是分子热运动平均动能的标志，温度相同，任何物体分子的平均动能都相等。由k＝m2可知氢气分子的平均速率大些。

(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，每个分子动能大小不同并且时刻在变化。

(3)热现象是大量分子无规则运动的统计规律，对个别分子的动能没有实际意义。

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，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，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。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同。

【例1】对不同的物体而言，下列说法中正确的是()

A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大

B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大

D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率

A[温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同；对单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律；B、C、D错误，A正确。]

理解分子动能的三点注意

(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的统计规律，对个别分子动能没有实际意义。

(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。

[跟进训练]

1．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是()

A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大

B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大