人教版高中物理选择性必修第三册第一章分子动理论1-4分子动能和分子势能课件

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第一章 分子动理论4　分子动能和分子势能知识点一 　分子动能1.分子动能:分子不停地做 运动而具有的能.2.分子热运动的平均动能:所有分子的动能的 .3.分子热运动的平均动能的决定因素: 是分子热运动的平均动能的标志,温度相同的任何物体,其分子热运动的平均动能都 ,但分子热运动的剧烈程度不一定相同.4.0 ℃的冰熔化为0 ℃的水,温度不变,分子热运动的平均动能改变吗?答案:不变,温度不变,分子热运动的平均动能不变.无规则平均值温度相同知识点二　分子势能1.分子势能:由分子间的 决定.2.决定因素:宏观上分子势能的大小与物体的 有关;微观上分子势能与分子之间的 有关.3.在宏观上,分子势能与物体的体积有关,当物体的体积增大时,分子势能一定增大吗?答案:不一定.当分子间距离小于平衡距离时,物体的体积增大,分子间距离增大,分子间的作用力做正功,分子势能减小.相对位置体积距离1.概念:物体中所有分子的热运动动能与 的总和.2.内能的决定因素:物体所含的分子总数由 决定,分子热运动的平均动能由 决定,分子势能与物体的 有关,故物体的内能由 、 、 共同决定,同时受物态变化的影响.3.物体的内能跟物体的机械运动状态 .知识点三　物体的内能分子势能物质的量温度体积物质的量温度体积无关4.温度不变,运动的铁球速度越来越大,铁分子的平均动能越来越大吗?答案:铁分子的平均动能不变.铁球的速度变大,是指其机械运动的速度变大,其机械运动的动能变大,而分子的平均动能是指分子热运动的平均动能,只与温度有关.1.物体温度升高时,分子平均动能增加.( )2.分子动能与物体的速度有关.( )3.分子势能总是随分子间距离的增大而减小.( )4.铁块熔化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变.( )5.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.( )6.物体运动的速度增大,物体内分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大.( )√×××××探究一　分子动能由分子动理论知道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.1.为什么研究单个分子的动能没有意义?什么是分子热运动的平均动能?它有何特点?答案:单个分子运动无规则,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是不同的,所以研究单个分子的动能没有意义. 研究分子动能的时候主要研究大量分子整体表现出来的热学性质,所有分子的动能的平均值,就是分子热运动的平均动能.只要分子在做热运动,分子的平均动能就不为0.2.分别从宏观和微观角度分析一下温度的意义.答案:从宏观角度,温度表示物体的冷热程度.从微观角度,温度越高,物体内分子热运动越剧烈,分子热运动的平均动能越大,温度是分子热运动的平均动能的标志.3.物体温度升高时,物体内每个分子的动能都增大吗?答案:温度是大量分子无规则运动剧烈程度的标志,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的,所以物体温度升高时,个别分子的动能可能减小,也可能不变.1.热现象研究的是大量分子运动的宏观表现,研究个别分子的运动没有实际意义.2.温度是分子热运动的平均动能的标志,这是温度的微观意义.物体温度升高时,分子热运动的平均动能增大,分子运动的平均速率增大.【典例1】(多选)对物体而言,下列说法正确的是 (　　)A.高温时物体的分子的平均动能一定比低温时物体的分子的平均动能大B.高温时物体的每一个分子的动能一定大于低温时物体的每一个分子的动能C.高温时物体的分子运动的平均速率一定比低温时物体的分子运动的平均速率大D.高温时物体的每一个分子运动的速率一定大于低温时物体的每一个分子运动的速率解析:温度是分子热运动的平均动能的标志,温度高的物体,分子的平均动能一定大, 讨论单个分子的速率、动能是没有意义的,因为温度是大量分子表现出的宏观规律.答案:AC探究二　分子势能如图所示,假设A、B两个分子相距无穷远,我们可以规定它们的分子势能为0.让一个分子A不动,另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A.在这个过程中,分子间的作用力做功,分子势能会变化.1.分子势能是怎样一种能?分子间的作用力做功对应分子势能怎样变化?答案:分子势能是由分子间的相对位置决定的能.分子间的作用力做正功,分子势能减小;分子间的作用力做负功,分子势能增大.2.由分子间的作用力F与分子间的距离r的关系图(下图)对应画出分子势能Ep与分子间的距离r的关系图.3.规定分子间距离r为无穷远时的分子势能Ep为0.分析分子间的作用力、分子间的作用力做功、分子势能与分子间距离的关系并填好下表.0引力斥力负功负功小增大增大1.分子势能与分子间距离的关系(规定两分子相距无穷远时Ep=0).分子间的作用力F随r变化的情况如下图中图线①所示,分子势能Ep随r变化的情况如图线②所示.(1)当r=r0时,F=0,Ep最小.(2)当r>r0时,F<0,分子间的作用力表现为引力,所以此时若要增大r,则要克服分子间的作用力做功,Ep增大.(3)当r0,分子间的作用力表现为斥力,所以此时若要减小r,则要克服分子间的作用力做功,Ep增大.2.分子势能大小的决定因素.宏观上分子势能的大小与物体的体积有关;微观上分子势能的大小与分子之间的距离有关.【典例2】(2021·重庆卷)图甲和图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律,r0为平衡位置.现有如下物理量:①分子势能,②分子间引力,③分子间斥力,④分子间引力和斥力的合力,则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是 (　　)甲乙A.①③②　　B.②④③ C.④①③ D.①④③答案: D解析:根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子势能最小可知,曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)时分子间作用力为0,可知曲线Ⅱ为分子间作用力随分子之间距离r变化的图像;根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小,可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的图像.故选项D正确.分子势能、分子间的作用力与分子间距离关系图像问题的解题技巧探究三　物体的内能地面上滚动的足球，球内的气体分子在做无规则运动，如图所示.1.试分析足球内所封闭气体的内能包含哪些能. 答案:足球内所封闭气体所有分子热运动的动能与分子势能.2.结合影响分子动能和分子势能的因素,从微观和宏观角度讨论影响足球内气体内能的因素有哪些.答案:微观上,足球内气体的内能取决于足球内气体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离.宏观上,足球内气体的内能取决于足球内气体的物质的量、温度和体积.3.足球内气体的内能与宏观上的动能有何区别和联系?答案:足球内气体具有内能的同时也可以具有宏观上的动能.它们没有必然的联系,它们是分别从微观、宏观两个角度进行描述的.当宏观上的动能增加时,内能不一定增加,但宏观上的动能与内能之间可以相互转化.1.内能的决定因素.(1)从宏观上看,物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定.(2)从微观上看,物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距离三个因素决定.2.内能与机械能的区别和联系.2.内能与机械能的区别和联系.【典例3】(多选)关于物体的内能,下列说法正确的是(　)A.一个分子的动能与分子势能之和是这个分子的内能B.一个物体,当它的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化C.一个物体内能的多少与它的机械能多少无关D.物体的温度不变,体积减小时,物体的内能可能减小解析:物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫物体的内能,物体的内能对单个分子而言无意义.物体的内能与其所含分子的动能、分子势能有关,与物体的机械能无关.物体体积减小时,分子间距离减小,分子势能可能减小.答案:CD分析物体内能时应注意的问题【典例4】飞机从地面由静止起飞,随后在高空中高速航行.有人说:“在这段时间内,飞机中乘客的重力势能、动能都增大了,他的所有分子的动能和分子势能也都增大了,因此乘客的内能增大了.”这种说法正确吗?为什么?答案:这种说法不正确.因为机械能与内能是两个不同的概念.与机械能相关的是物体宏观上的机械运动,机械能的大小由物体的质量、速度、弹性形变的程度及相对高度决定,题中乘客的机械能增加了;物体的内能由它的物质的量、温度、体积决定,乘客的体积、物质的量基本不变,但没有明确温度怎么变化,所以无法判断乘客内能的变化.课堂评价1.甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的相互作用力可以忽略),甲固定不动,在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,下列关于分子势能变化情况的说法正确的是(　　)A.分子势能不断增大　B.分子势能不断减小C.分子势能先增大后减小　D.分子势能先减小后增大答案:D解析:分子间的作用力与分子间的距离有关,当分子间距离大于r0时,分子间的作用力表现为引力;当分子间距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力;当分子间距离大于10r0时,分子间的作用力十分微弱,可以忽略.在乙从较远处向甲靠近的过程中,分子间的作用力先对乙做正功,后对乙做负功.由做功与分子势能变化的关系知道,分子间的作用力做正功,分子势能减小;分子间的作用力做负功,分子势能增大,因此在乙向甲靠近的过程中,分子势能先减小后增大.2.一定质量的0 ℃的冰变成0 ℃的水.下列说法正确的是 (　　)A.分子的平均动能增大,吸收热量,内能不变B.分子的平均动能减小,放出热量,内能增大C.分子的平均动能不变,吸收热量,内能增大D.分子的平均动能不变,放出热量,内能减小答案:C解析:一定质量的0 ℃的冰在熔化成0 ℃的水的过程中,温度保持不变,故分子平均动能不变,分子个数保持不变,但熔化过程要吸热,所以内能增大,分子势能增大.故选项A、B、D错误,选项C正确.3. (2022·广东梅州)下列有关热现象和内能的说法中正确的是(　　)A.把物体缓慢举高,其机械能增加,内能增加B.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大C.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过“做功”方式实现的D.分子间引力和斥力相等时,分子势能最大答案:C解析:把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,物体内能不变,选项A错误;物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系,选项B错误;电流通过电阻后电阻发热,是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的,选项C正确;根据分子间作用力的特点,当分子间距离等于r0时,引力和斥力相等,不管分子间距离从r0增大还是减小,分子间作用力都做负功,分子势能都增大,故分子间距离等于r0时分子势能最小,选项D错误.4. (2023·广东广州)根据分子动理论,分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,并具有分子势能,当分子间距离减小时,下列说法正确的是 (　　)A.分子间引力一定减小B.分子间斥力一定增大C.分子势能一定增大D.引力和斥力的合力一定增大答案:B解析:分子之间的引力和斥力均随着分子之间距离的增大而减小,随着距离的减小而增大,所以当分子间距离减小时,引力和斥力都增大,故A错误,B正确;由于不知开始时分子之间距离与r0的关系,因此不能确定随着分子间距离减小时分子势能的变化情况,也不能确定引力和斥力的合力的变化情况,故C、D错误.5.若某种气体分子间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体的内能大小与气体体积和温度的关系是(　　)A.如果保持其体积不变,温度升高,那么内能增大B.如果保持其体积不变,温度升高,那么内能减少C.如果保持其温度不变,体积增大,那么内能不变D.如果保持其温度不变,体积增大,那么内能减少解析:若保持气体的体积不变,则分子势能不变,温度升高,分子的平均动能变大,故气体的内能增大,选项A正确,选项B错误.若保持气体的温度不变,气体分子的平均动能不变,体积增大,分子间的作用力做负功,分子势能增大,故气体的内能增大,选项C、D错误.答案:A6.分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r1时,F=0.分子间势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为0.若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,势能　 (选填“减小”“不变”或“增大”);在间距由r2减小到r1的过程中,势能　　　　(选填“减小”“不变”或“增大”);在间距等于r1处,势能　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)0. 解析:若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,分子间的作用力表现为引力,做正功,分子势能减小;在间距由r2减小到r1的过程中,分子间的作用力表现为引力,做正功,分子势能减小;规定两分子相距无穷远时分子间的势能为0,在间距逐渐减小到r1的过程中,分子间的作用力表现为引力,做正功,分子势能减小,因此在间距等于r1处,势能小于0.答案:减小　减小　小于情境　堵住打气筒的出气口,缓慢向下压活塞使气体体积减小,你会感到越来越费力.设此过程中气体的温度保持不变.问题　对这一现象的解释正确的是 (　　)A.气体的密度增大,在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多B.气体分子间没有可压缩的间隙C.气体分子的平均动能增大,气体分子撞击活塞的力度增强D.气体分子间距离太小,分子间相互作用力表现为斥力新高考 新考向解析:压缩气体越来越费力,是因为气体的体积减小,单位体积内的分子数增多,在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多,气体的压强增大,需要用的外力增大,选项A正确.根据气体的特点可知,气体分子间有较大的间隙,选项B错误.此过程中气体的温度保持不变,分子的平均动能不变,选项C错误.气体分子间距较大,分子间的作用力表现为引力,选项D错误.答案:A