第4節

分子動能和分子勢能第一章人教版（2019）選擇性必修三CONTENTS目錄分子動能01分子勢能02物體的內能03學以致用提高練習04運動著的足球具有動能,運動的分子是否也具有動能？如何描述？新課導入知識講解課堂小結隨堂練習布置作業

觀看演示視頻思考：水蒸氣是怎樣對橡皮塞做功，有些什么樣的特點呢？新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業一、分子動能分子不停地做無規則運動，那么，像一切運動著的物體一樣，做熱運動的分子也具有動能，這就是分子動能。1.(單個)分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能。2.分子平均動能：物體里所有分子動能的平均值叫做分子熱運動的平均動能。注意：物體中分子熱運動的速率大小不一，所以各個分子的動能也有大有小，而且在不斷改變。在熱現象的研究中，研究單個分子意義不大，因為其毫無規則可言，我們關心的是組成系統的大量分子整體表現出來的熱學性質。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業3.分子的平均動能由溫度決定新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業溫度宏觀含義：溫度是描述物體冷熱程度的物理量溫度微觀含義：溫度是分子熱運動的平均動能的標志溫度是描述物體大量分子無規則運動劇烈程度的物理量。溫度升高時，分子的熱運動加劇，溫度越高，分子熱運動的平均動能越大。溫度越低，分子熱運動的平均動能越小。注意：①溫度升高，分子的平均動能一定增大，但并不代表所有分子的動能都增大。個別分子的動能可能減小或不變，但總體上所有分子的動能之和一定是增加的。②分子的平均動能只與溫度有關，與物體的種類及所處的狀態無關。③由于不同物質的分子質量一般不同，所以同一溫度下，不同物質的分子熱運動的平均動能相同，但平均速率一般不同。溫度是分子熱運動平均動能的唯一標志。④物體做高速運動時，物質分子的平均動能不一定高，分子的平均動能與宏觀物體運動的動能無關。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業4.分子的總動能1.定義：物體內分子運動的總動能是所有分子熱運動的動能總和，它等于分子的平均動能與分子數的乘積，即它與溫度和所含分子數有關2.分子總動能的理解①微觀上看：與分子的總個數和平均動能有關②宏觀上看：與物質的量和溫度有關新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業地面上的物體,由于與地球相互作用（引力）就產生了重力勢能物體與彈簧發生相互作用（引力或斥力），使彈簧發生彈性形變,就產生了彈性勢能如果宏觀物體之間存在引力或斥力，它們組成的系統就具有勢能，勢能是由物體間的相互位置決定的。思考與討論：前面我們學習了分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子間是否具有勢能？G新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業1.分子勢能：分子之間存在著相互作用的引力和斥力，所以分子間具有由它們相對位置所決定的能即分子勢能。二、分子勢能思考與討論：分子勢能的大小由分子間的相對位置決定，這說明分子勢能Ep與分子間距離r是有關系的。那么，它們之間存在怎樣的一種關系呢?2.分子力做功與分子間距離的關系構建模型：設空間存在兩個不受外界影響的分子，兩個分子相距無窮遠，讓一個分子A不動，另一個分子B從無窮遠處逐漸靠近A（如下圖）。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業當r≈10-10m數量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。當r＜r0時，分子間的作用力表現為斥力，力的方向與分子的位移方向相反，分子力做負功當r＞r0時，分子間的相互作用表現為引力，力的方向與分子的位移方向相同，分子力做正功。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業3.分子勢能與分子間距離的關系新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業取無窮遠處分子勢能為0，分子力所做的功等于分子勢能的減少分子勢能與分子間距離的關系：①當r>r0時，r不斷減小，分子力做正功越來越多，分子勢能越來越小。②當r＝r0時，分子勢能最小且小于0。③當r<r0時，r不斷減小，分子力做負功越來越多，分子勢能越來越大。4.分子勢能的特點：①分子勢能由分子間的相對位置決定，隨分子間距離的變化而變化。②分子勢能是標量，正、負表示的是大小，具體的值與零勢能點的選取有關。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業注意：當物體的體積變化時，分子間距離將發生變化，因而分子勢能隨之改變。可見，分子勢能與物體的體積有關。5.分子勢能的影響因素：①從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關②從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關注意：物體的體積越大，分子勢能不一定越大。例如：相同質量0℃的水和0℃的冰，冰的體積大，但水分子的勢能大于冰分子的勢能。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業特別提醒rr0F10r0vr增大，Ep增大F引F斥vr減小，Ep增大無限遠時分子勢能EP=0EP當r=r0時,分子勢能最小且小于零.向上平移即可，勢能改變是絕對的。1、若取r0處為零勢能點，則分子勢能都大于0.2、分子勢能為0和分子勢能最小的含義不同。如前者與選擇的零勢能點有關，后者的位置確定在r=r0處。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業三、物體的內能1.內能的定義：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和2.內能普遍性：任何物體都具有內能，且不為零3.決定物體內能的因素（內能是對大量分子而言的，對單個分子來說無意義）①從宏觀上看：物體內能的大小由物體的物質的量、溫度和體積三個因素決定。②從微觀上看：物體內能的大小由組成物體的分子總數，分子熱運動的平均動能和分子間的距離（分子勢能）三個因素決定。4.一般的物體具有內能還會具有機械能，兩者沒有內在的而必然聯系。但一定條件下可以相互轉換，例如摩擦生熱。新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業分子動能、分子勢能和內能的區別分子動能分子勢能內能定義影響因素微觀宏觀分子無規則運動的動能分子間有作用力，由分子間相對位置決定的勢能物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和分子距離體積溫度體積質量分子熱運動劇烈程度分子距離分子個數分子熱運動的劇烈程度溫度新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業內能與機械能的區別

內能機械能對應的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動常見的能量形式分子動能、分子勢能物體動能、重力勢能、彈性勢能影響因素物質的量、物體的溫度、體積及物態物體的質量、機械運動的速度、相對于零勢能面的高度、彈性形變量大小永遠不等于零一定條件下可以等于零聯系在一定條件下可以相互轉化新課導入知識講解隨堂練習課堂小結布置作業分子動能和分子勢能分子動能分子勢能物體的內能決定因素溫度是分子平均動能的標志。分子勢能與分子間距離的關系決定分子勢能的因素分子動能分子勢能體積分子總數溫度物質的量布置作業課堂小結新課導入知識講解隨堂練習四、學以致用提高練習1．下列關于熱運動的說法，正確的是（）A．溫度越高，懸浮在液體中的固體小顆粒運動越劇烈B．溫度越高，液體分子的運動速率都會增大C．一定質量的0℃的水變成0℃的冰，內能不變D．100℃的水變成100℃的水蒸氣，水分子的平均動能增大【答案】A【解析】A．布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的運動，溫度越高，運動越劇烈，故A正確；B．液體的溫度升高，分子的平均動能增大，但是并不是每個分子的運動速率都增大，可能有些分子運動速率減小，故B錯誤；C．一定質量的0℃的水結成0℃的冰，放出熱量，則內能一定減少，故C錯誤；D．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣時由于溫度不變，分子平均動能不變，故D錯誤。隨堂練習新課導入知識講解課堂小結布置作業2．關于溫度和分子動能，下列說法正確的是（）A．物體的溫度升高，物體內每個分子熱運動的速率都增大B．物體的溫度越高，其內部分子的平均動能就一定越大C．15℃的水蒸發成15℃的水蒸氣后，內能不變，分子的平均動能也不變D．達到熱平衡的兩個系統，其內部分子的平均動能可以不同【答案】B【解析】A．分子熱運動的速率規律是一個統計規律，物體的溫度升高，物體內分子熱運動的平均速率增大，而不是物體內每個分子熱運動的速率都增大，A錯誤；B．溫度是物體內部分子平均動能大小的標志，物體的溫度越高，其內部分子的平均動能就一定越大，B正確；C．15℃的水蒸發成15℃的水蒸氣后，溫度不變，分子的平均動能不變，該物態變化是吸熱過程，分子勢能增大，即內能增大，C錯誤；D．溫度是系統達到熱平衡的標志，達到熱平衡的兩個系統溫度一定相等，則其內部分子的平均動能一定相同，D錯誤。隨堂練習新課導入知識講解課堂小結布置作業3．關于物體的內能，下列說法正確的是（）A．水的內能比冰的內能大B．物體所處的位置越高，分子勢能越大C．一定質量的0℃的水結成0℃冰，內能一定減少D．相同質量的兩個同種物體，運動物體的內能一定大于靜止物體的內能【答案】C【解析】A．物體的內能由溫度、體積和分子數目共同決定，由于水與冰的分子數目關系不確定，可知水與冰的內能大小關系也不能夠確定，故A錯誤；B．物體所處的位置越高，重力勢能越大，分子勢能是物體內能的一部分，與物體的高度大小無關，故B錯誤；C．一定質量的0℃的水結成0℃冰，必需向外釋放能量，可知內能一定減少，故C正確；D．物體的內能由溫度、體積和分子數目共同決定，與物體的運動狀態無關，可知相同質量的兩個同種物體，運動物體的內能與靜止物體的內能大小關系不確定，故D錯誤。隨堂練習新課導入知識講解課堂小結布置作業4.下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關系的圖線是()【答案】B隨堂練習新課導入知識講解課堂小結布置作業5.分子力F與分子間距離r的關系如圖所示，曲線與橫軸交點的坐標為r0，兩個