【高中物理】分子動能和分子勢能 課件 2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

核心素養(yǎng)物理觀念1.知道溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志,是微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)。2.了解分子勢能的概念,知道分子勢能與分子間的距離、分子力做功的關(guān)系。3.知道什么是物體的內(nèi)能,知道物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。科學(xué)思維1.體會分析分子勢能與分子間距離的關(guān)系。會分子勢能與分子間距離的關(guān)系分析有關(guān)現(xiàn)象。2.會區(qū)分內(nèi)能和機械能的區(qū)別。4.分子動能和分子勢能新課引入新知初感悟地面附近的物體所受的重力是G，由于重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點，所以存在重力勢能。重力勢能由地球和物體的相對位置決定。分子間也存在相互作用力，那么，分子間是否存在勢能呢？如果存在，有什么特點呢？這節(jié)課，我們就一起來學(xué)習(xí)一下有關(guān)分子動能和分子勢能的知識。一、分子動能1.分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能。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(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出來的熱學(xué)性質(zhì)，因而，這里重要的不是系統(tǒng)中某個分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值。這個平均值叫作分子熱運動的平均動能。一、分子動能1.分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能。2.分子熱運動平均動能：物體內(nèi)所有分子動能的平均值叫分子熱運動的平均動能。

思考：如圖，分別向10℃和50℃的水中滴入一滴紅墨水，請問:(1)哪杯水中紅墨水?dāng)U散得快?(2)哪杯水中分子的平均動能大?(3)影響分子平均動能的因素是什么?3.溫度溫度是描述物體大量分子無規(guī)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。①宏觀含義：溫度是描述物體冷熱程度的物理量②微觀含義：溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志溫度是分子熱運動平均動能的唯一標(biāo)志。一、分子動能一、分子動能思考1：同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能是否相同？例如250C的O2分子和H2分子

物質(zhì)分子的平均動能只由溫度決定思考2：同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均速率是否相同？例如250C的O2分子和H2分子由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同．所以分子熱運動的平均速率也不一定相同．思考3：溫度升高時，分子的平均動能增大，那每一個分子的動能都會增大嗎？溫度是大量分子運動的集體表現(xiàn)，所以不一定思考4：物體做高速運動時，其分子的平均動能會增大嗎？不會，物質(zhì)分子的平均動能只由溫度決定，并且分子的平均動能與宏觀物體運動的動能無關(guān).一、分子動能4.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。②分子的平均動能只與溫度有關(guān)，與物體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。

由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量一般不同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子熱運動的平均動能相同，但平均速率一般不同。一、分子動能5.分子的總動能所有分子熱運動的動能總和等于分子的平均動能與分子數(shù)的乘積。與分子的總個數(shù)

和平均動能有關(guān)與物質(zhì)的量和溫度有關(guān)微觀上看：宏觀上看：

地面附近的物體所受的重力是G，由于重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點，所以存在重力勢能。重力勢能由地球和物體的相對位置決定。G

發(fā)生彈性形變的彈簧，彈簧各部分間有相互作用，有彈性勢能。總之，如果宏觀物體之間存在相互作用力，它們組成的系統(tǒng)就具有勢能，勢能是由物體間的相互位置決定的。我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，所以分子間有勢能？二、分子勢能

設(shè)空間存在兩個不受外界影響的分子，兩個分子相距無窮遠(yuǎn)，讓一個分子A不動，另一個分子B從無窮遠(yuǎn)處逐漸靠近A。①當(dāng)r>r0時，分子力為引力，力的方向與分子的位移方向相同，分子力做正功。構(gòu)建模型定性分析分子力做功情況②當(dāng)r<r0時，分子力為斥力，力的方向與分子的位移方向相反，分子力做負(fù)功。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(guān)系的。那么，它們之間存在怎樣的一種關(guān)系呢?1.分子勢能：相互作用的分子之間，由相對位置所決定的能稱為分子勢能二、分子勢能半定量分析分子力做功情況分子作用力曲線與r軸之間所圍面積等于分子力所做的功。①當(dāng)r>r0時，隨著r不斷減小，分子力做正功，r軸下方所圍面積代表正功的多少，所圍面積越來越大，分子力做正功越來越多。②當(dāng)r<r0時，隨著r不斷減小，分子力做負(fù)功，r軸上方所圍面積代表負(fù)功的多少，所圍面積越來越大，分子力做負(fù)功越來越多。2.分子勢能大小和分子之間距離的關(guān)系二、分子勢能半定量分析分子勢能變化情況取無窮遠(yuǎn)處分子勢能為0分子力所做的功等于分子勢能的減少①當(dāng)r>r0時，隨著r不斷減小，分子力做正功越來越多，分子勢能越來越小。③當(dāng)r<r0時，隨著r不斷減小，分子力做負(fù)功越來越多，分子勢能越來越大。②當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小。

物體的體積變化時，分子間距離將發(fā)生變化，因而分子勢能隨之改變?？梢?，分子勢能與物體的體積有關(guān)?！緵Q定分子勢能的因素】：從宏觀上看：分子勢能跟物體的體積有關(guān)。從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關(guān)。2.分子勢能大小和分子之間距離的關(guān)系二、分子勢能一般選取兩分子間距離無窮遠(yuǎn)時，分子勢能為零。當(dāng)兩分子間距離r＝r0時，分子勢能最小且小于零。①在r＞r0的條件下，分子力為引力，當(dāng)兩分子逐漸靠近至r0過程中（r↓），分子力做正功，分子勢能減小。在r＜r0的條件下，分子力為斥力，當(dāng)兩分子間距離增大至r0過程中（r↑），分子力也做正功，分子勢能也減小。③在r≥10r0時，分子力可以忽略，若取此時的分子勢能為0。則分子勢能與分子間距離的關(guān)系：2.分子勢能大小和分子之間距離的關(guān)系二、分子勢能rr0F10r0vr增大，Ep增大F引F斥vr減小，Ep增大無限遠(yuǎn)時分子勢能EP=0EP當(dāng)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。注意：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(guān)，后者的位置確定在r=r0處。2.分子勢能大小和分子之間距離的關(guān)系二、分子勢能3.分子勢能的影響因素微觀上與分子之間的距離有關(guān)宏觀上與物體的體積有關(guān)不是。例如00C的水變成00C的冰后，體積變大，但分子勢能變小。同樣是物體體積增大，有時體現(xiàn)為分子勢能增大（在r>r0范圍內(nèi)），有時體現(xiàn)為分子勢能減?。ㄔ趓<r0范圍內(nèi)）。具體怎么變化，關(guān)鍵要看在變化過程中分子間作用力做正功還是負(fù)功。思考：是不是體積越大，分子勢能越大；體積越小，分子勢能越?。咳?、內(nèi)能1.內(nèi)能：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。思考：熾熱的鐵水有內(nèi)能，冰山有沒有內(nèi)能？內(nèi)能普遍性：任何物體都具有內(nèi)能一切物體都是由分子組成所有分子都在永不停息地做無規(guī)則熱運動分子存在相互作用力三、內(nèi)能1.內(nèi)能：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。思考：決定內(nèi)能的因素有哪些？2.決定物體內(nèi)能的因素（內(nèi)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(nèi)能的大小由物體的物質(zhì)的量、溫度和體積三個因素決定。②從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定。

宏觀：物質(zhì)的量溫度體積微觀：分子總數(shù)分子平均動能分子勢能（分子間距）內(nèi)能普遍性：任何物體都具有內(nèi)能三、內(nèi)能思考與討論：

物體下落的時候，物體中的分子在做無規(guī)則熱運動的同時還共同參與豎直向下的落體運動。再如，地面上滾動的足球，球內(nèi)的氣體分子在做無規(guī)則熱運動的同時，還共同參與水平地面上的運動。當(dāng)足球靜止在地面上時，其中的氣體分子是否還具有能量呢?

分子做無規(guī)則的熱運動，具有熱運動的動能，它是內(nèi)能的一部分；

物體（足球）做整體的運動，會具有動能，這是機械能的一部分；

機械能由物體的機械運動決定，它對物體的內(nèi)能沒有貢獻(xiàn)。三、內(nèi)能3.物體的內(nèi)能與機械能的區(qū)別與聯(lián)系內(nèi)能機械能物質(zhì)的量、物體的溫度和體積物體一定具有內(nèi)能常見的能量形式影響因素大小對應(yīng)的運動形式聯(lián)系微觀分子熱運動

分子動能、分子勢能

物體具有內(nèi)能的同時又可以具有機械能。物體機械能變化時，內(nèi)能不一定變化；物體內(nèi)能變化時，機械能不一定變化。在一定條件下兩者可以相互轉(zhuǎn)化。（如：摩擦生熱，神十升空）一定條件下可以等于零物體的質(zhì)量、物體的機械運動的速度、相對于零勢能面的高度或彈性形變量物體動能、重力勢能或彈性勢能宏觀物體機械運動課堂練習(xí)分子動能和分子勢能課堂小結(jié)一、分子動能：分子的平均動能與溫度有關(guān)。溫度相同,任何分子的平均動能都相同;溫度升高,分子平均動能增大,

但單個分子動能可能增大也可能減小。不同物質(zhì)的分子平均速率一般不相同。二、分子勢能:分子勢能與分子間距的關(guān)系（如圖所示）(1)當(dāng)r=r0時,F合=0,Ep最小(以分子間距無限遠(yuǎn)處為零勢能點,則Ep<0)。(2)當(dāng)r>r0時,F合<0,即為引力,所以此時增大r,克服分子