新教材同步系列2024春高中物理第一章分子動(dòng)理論4分子動(dòng)能和分子勢(shì)能課件新人教版選擇性必修第三冊(cè)

第一章分子動(dòng)理論4分子動(dòng)能和分子勢(shì)能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志(重點(diǎn))2．掌握分子勢(shì)能的概念，分子力做功對(duì)應(yīng)分子勢(shì)能的變化．知道分子勢(shì)能跟物體體積有關(guān)(重難點(diǎn))3．理解分子勢(shì)能與分子間距離的變化關(guān)系曲線(難點(diǎn))4．知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)(重點(diǎn))學(xué)法：①通過(guò)分子平均動(dòng)能與溫度關(guān)系的講授，滲透統(tǒng)計(jì)的方法．②通過(guò)分析推理法弄清分子勢(shì)能與分子間距離的變化關(guān)系．③通過(guò)綜合分析的方法從宏觀和微觀兩方面弄清與內(nèi)能有關(guān)的因素考法：①考查對(duì)分子動(dòng)能、勢(shì)能和有關(guān)因素的理解．②考查分子勢(shì)能曲線與分子力曲線的區(qū)別．③考查對(duì)內(nèi)能的理解和影響因素，以及與機(jī)械能的區(qū)別知識(shí)導(dǎo)圖

課前?自主預(yù)習(xí)分子動(dòng)能1．分子動(dòng)能做_________的分子跟運(yùn)動(dòng)的物體一樣也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能．2．分子的平均動(dòng)能熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，叫作分子_________．3．溫度的微觀解釋溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的___________的標(biāo)志．熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能平均動(dòng)能運(yùn)動(dòng)的鐵球速度越來(lái)越大，則鐵分子的平均動(dòng)能越來(lái)越大，對(duì)嗎？【答案】不對(duì)，鐵分子的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)．

(多選)下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．只要溫度相同，任何物體分子的平均動(dòng)能都相同B．分子動(dòng)能指的是由于分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能C．物體中10個(gè)分子的動(dòng)能很大，這10個(gè)分子的溫度很高D．物體溫度升高時(shí)，速度小的分子數(shù)減少，速度大的分子數(shù)增多【答案】ABD【解析】溫度相同，物體分子平均動(dòng)能相同，故A正確；分子動(dòng)能指的是由于分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能，B正確；物體溫度是對(duì)大量分子而言，對(duì)于10個(gè)這樣少的分子無(wú)意義，故C錯(cuò)誤；平均動(dòng)能概念是建立在統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上的，當(dāng)溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)減小，速度大的分子數(shù)增加，故D正確．分子勢(shì)能1．定義：由分子間的分子力和分子間的___________決定的能叫作分子勢(shì)能．2．決定因素(1)宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的_______有關(guān)．(2)微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的_______有關(guān)．相互位置體積距離3．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系(1)當(dāng)r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為________，若r增大，需克服引力做功，分子勢(shì)能________．(2)當(dāng)r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為________，若r減小，需克服斥力做功，分子勢(shì)能________．(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能________．引力增加斥力增加最小在宏觀上，物體的勢(shì)能與物體的體積有關(guān)，當(dāng)物體的體積增大時(shí)，分子勢(shì)能一定增大嗎？【答案】不一定，水結(jié)成冰的時(shí)候分子勢(shì)能減小，但體積卻增大了．

(多選)關(guān)于分子勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．分子間表現(xiàn)為引力時(shí)，分子間距離越小，分子勢(shì)能越小B．分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子間距離越小，分子勢(shì)能越小C．物體在熱脹冷縮時(shí)，分子勢(shì)能發(fā)生變化D．物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子勢(shì)能越來(lái)越小【答案】AC【解析】分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離減小時(shí)，分子力做正功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而減小，A正確；分子力為斥力，分子間的距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，因此分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大，B錯(cuò)誤；物體在熱脹冷縮時(shí)，物體體積發(fā)生變化，說(shuō)明分子勢(shì)能發(fā)生變化，C正確；物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體重力勢(shì)能減小，但分子勢(shì)能與重力勢(shì)能無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤．物體的內(nèi)能1．定義：物體中所有分子_____________與___________的總和．2．內(nèi)能的普遍性：組成任何物體的分子都在做_______________，所以任何物體都具有內(nèi)能．熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能分子勢(shì)能無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)3．決定因素(1)物體所含的分子總數(shù)由___________決定．(2)分子的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能由________決定．(3)分子勢(shì)能與物體的______有關(guān)，故物體的內(nèi)能由_________、_______、_______共同決定，同時(shí)受物態(tài)變化的影響．物質(zhì)的量溫度體積物質(zhì)的量溫度體積0℃的冰熔化為0℃的水時(shí)，內(nèi)能是否發(fā)生變化？【答案】要吸收熱量，內(nèi)能變化了．下列關(guān)于物體內(nèi)能的說(shuō)法正確的是 (

)A．一個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作該分子的內(nèi)能B．物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能C．當(dāng)一個(gè)物體的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化D．溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大【答案】B【解析】根據(jù)內(nèi)能的概念可判斷B正確．課堂?重難探究－對(duì)分子動(dòng)能的理解1．單個(gè)分子的動(dòng)能(1)物體由大量分子組成，每個(gè)分子都有分子動(dòng)能且不為零．(2)分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子動(dòng)能大小不同并且時(shí)刻在變化．(3)熱現(xiàn)象是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，個(gè)別分子的動(dòng)能沒(méi)有實(shí)際意義．2．分子的平均動(dòng)能(1)溫度是大量分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義．溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大．個(gè)別分子動(dòng)能可能增大也可能減小，個(gè)別分子甚至幾萬(wàn)個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒(méi)有關(guān)系的，但總體上所有分子的動(dòng)能之和一定是增加的．(2)只要溫度相同，任何分子的平均動(dòng)能都相同．由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，所以同一溫度下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均速率大小一般不相同．對(duì)分子動(dòng)能的理解例1關(guān)于分子動(dòng)能，正確的說(shuō)法是 (

)A．某種物體的溫度是0℃，說(shuō)明物體中分子的平均動(dòng)能為零B．物體溫度升高時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大C．物體溫度升高時(shí)速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，則物體的溫度越高【答案】C【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，物體中分子的平均動(dòng)能不可能為零，A錯(cuò)誤；物體溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，但對(duì)于單個(gè)分子，其動(dòng)能可能減小，也可能增大，故B錯(cuò)誤；物體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，即速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，C正確；物體運(yùn)動(dòng)速度的變化改變的是機(jī)械能，與分子的熱運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤．變式1

(2023年揚(yáng)州期末)體育老師用氣筒給籃球快速打氣時(shí)，假設(shè)打氣過(guò)程中籃球的容積不變，則此過(guò)程 (

)A．球內(nèi)氣體分子數(shù)密度不變B．氣體溫度保持不變C．球內(nèi)所有氣體分子的動(dòng)能都增大D．單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積內(nèi)壁的分子數(shù)增大【答案】D理解分子動(dòng)能的三個(gè)方面1．溫度是分子平均動(dòng)能的“標(biāo)志”或者說(shuō)“量度”，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，與單個(gè)分子的動(dòng)能沒(méi)有關(guān)系．2．每個(gè)分子都有分子動(dòng)能且不為零，熱現(xiàn)象是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，個(gè)別分子動(dòng)能沒(méi)有實(shí)際意義．3．溫度高的物體，分子的平均速率不一定大，還與分子質(zhì)量有關(guān)．－對(duì)分子勢(shì)能的理解1．分子勢(shì)能與分子力做功的關(guān)系(1)分子力做正功，分子勢(shì)能減少，分子力做了多少正功，分子勢(shì)能就減少多少．(2)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，克服分子力做了多少功，分子勢(shì)能就增加多少．2．分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系如圖為分子間作用力F合和分子勢(shì)能Ep隨r變化的圖像．可以看到(①為F合－r圖像；②為Ep－r圖像)：(1)當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)合＝0，Ep最小(若以分子間距無(wú)限遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn)，則此時(shí)Ep＜0)．(2)當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)合＜0，即為引力，所以此時(shí)增大r，克服分子力做功，Ep增大．(3)當(dāng)r＜r0時(shí)，F(xiàn)合＞0即為斥力，所以此時(shí)減小r，克服分子力做功，Ep增大．3．分子勢(shì)能與體積的關(guān)系分子勢(shì)能與體積有關(guān)，一般體積變化，勢(shì)能就變化(氣體除外)，但不能說(shuō)體積變大，勢(shì)能就變大．4．分子勢(shì)能的變化與分子力做功有關(guān)當(dāng)r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，分子間距離增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，反之減小；當(dāng)r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，分子間距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，反之減小；當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不一定為零，分子勢(shì)能的大小和正、負(fù)都與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)．對(duì)分子勢(shì)能的理解例2

(2023年海南卷)下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法，正確的是 (

)A．分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過(guò)程中分子勢(shì)能變大C．分子勢(shì)能在r0處最小D．分子間距離小于r0且減小時(shí)，分子勢(shì)能在減小【答案】C【解析】分子間距離大于r0，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過(guò)程中，引力做正功，分子勢(shì)能減小，則在r0處分子勢(shì)能最??；繼續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大．變式2

(2023年肇慶聯(lián)考)由于分子間存在著分子力，而分子力做功與路徑無(wú)關(guān)，因此分子間存在與其相對(duì)距離有關(guān)的分子勢(shì)能．如圖所示為分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的圖像，取r趨近于無(wú)窮大時(shí)Ep為零．通過(guò)功能關(guān)系可以從分子勢(shì)能的圖像中得到有關(guān)分子力的信息，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．圖中r1是平衡位置B．假設(shè)將兩個(gè)分子從它們相距r2時(shí)釋放，它們將相互靠近C．當(dāng)分子間的距離r＝r3時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力D．當(dāng)分子間的距離從r3減小到r2時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，且先增大后減小【答案】D【解析】在平衡位置，分子勢(shì)能最小，則圖中r2是平衡位置，所以將兩個(gè)分子從它們相距r2時(shí)釋放，它們既不會(huì)相互遠(yuǎn)離，也不會(huì)相互靠近，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的距離r＝r3時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，C錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的距離從r3減小到r2時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，Ep－r圖像的斜率大小表示引力大小，可知引力先增大后減小，D正確．1．如何判斷分子勢(shì)能的變化(1)分子勢(shì)能在平衡位置有最小值，無(wú)論分子間距離如何變化，靠近平衡位置，分子勢(shì)能減小，反之增大．(2)判斷分子勢(shì)能的變化有兩種方法：①看分子力的做功情況．②直接由分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷，但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別．2．分子勢(shì)能圖像問(wèn)題的解題技巧(1)首先要明確分子勢(shì)能、分子力與分子間距離關(guān)系圖像中拐點(diǎn)的意義不同．分子勢(shì)能圖像的最低點(diǎn)(最小值)對(duì)應(yīng)的距離是分子平衡距離r0，而分子力圖像的最低點(diǎn)(引力最大值)對(duì)應(yīng)的距離大于r0．分子勢(shì)能圖像與r軸交點(diǎn)的距離小于r0，分子力圖像與r軸交點(diǎn)表示平衡距離r0．(2)其次要把圖像上的信息轉(zhuǎn)化為分子間距離，再求解其他問(wèn)題．－對(duì)內(nèi)能的理解1．對(duì)內(nèi)能的理解(1)內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)單個(gè)分子來(lái)說(shuō)無(wú)意義．(2)某種物體的內(nèi)能在宏觀上是由物質(zhì)的量、溫度和體積決定的；微觀上由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能和分子間的距離決定．(3)物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．2．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目?jī)?nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見(jiàn)形式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能能量存在的原因物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間存在相互作用力由于物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體發(fā)生彈性形變或被舉高項(xiàng)目?jī)?nèi)能機(jī)械能影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度和體積物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度(或相對(duì)于參考平面的高度)或彈性形變能否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零關(guān)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化例3關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大B．物體所處的位置越高，分子勢(shì)能就越大，內(nèi)能越大C．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成0℃的冰，內(nèi)能一定減少D．相同質(zhì)量的兩個(gè)相同物體，運(yùn)動(dòng)物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能【答案】C【解析】因內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，說(shuō)單個(gè)分子的內(nèi)能沒(méi)有意義，故A錯(cuò)誤．內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同性質(zhì)的能，它們之間無(wú)直接聯(lián)系，內(nèi)能與“位置高低”“運(yùn)動(dòng)”還是“靜止”沒(méi)有關(guān)系，故B、D錯(cuò)誤．一定質(zhì)量的0℃的水結(jié)成0℃的冰，放出熱量，使得內(nèi)能減小，故C正確．變式3

(多選)關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的下列說(shuō)法，正確的是 (

)A．機(jī)械能增大的物體，其內(nèi)能一定增大B．物體的機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能卻可能增加C．物體的內(nèi)能損失時(shí)，機(jī)械能必然會(huì)減小D．物體的機(jī)械能可以為零，內(nèi)能不可以為零【答案】BD【解析】?jī)?nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能，內(nèi)能由物體分子狀態(tài)決定，而機(jī)械能由物體的質(zhì)量、宏觀速度、相對(duì)地面高度或彈性形變程度決定，二者決定因素是不同的．物體被舉高，機(jī)械能增大，若溫度降低，內(nèi)能可能減小，故A錯(cuò)誤；物體克服空氣阻力勻速下降，機(jī)械能減小，而摩擦生熱，物體溫度升高，內(nèi)能會(huì)增大，故B正確；物體靜止時(shí)，溫度降低，內(nèi)能減小，而物體的機(jī)械能不變，故C錯(cuò)誤；物體內(nèi)分子永不停息地運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能不可能為零，故D正確．對(duì)內(nèi)能理解的要點(diǎn)1．內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)及分子間相互作用相關(guān)的能量形式，與物體宏觀有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它取決于物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)．2．研究熱現(xiàn)象時(shí)，一般不考慮機(jī)械能，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中有摩擦?xí)r，有可能發(fā)生機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．3．物體溫度升高，內(nèi)能不一定增加；溫度不變，內(nèi)能可能改變；溫度降低，內(nèi)能可能增加．小練?隨堂鞏固1．1g100℃的水與1g100℃的水蒸氣相比較，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．分子的平均動(dòng)能和分子的總動(dòng)能都相同B．分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同C．內(nèi)能相同D．1g100℃的水的內(nèi)能大于1g100℃的水蒸氣的內(nèi)能【答案】A【解析】1g100℃的水和1g100℃的水蒸氣具有相同的溫度即二者分子的平均動(dòng)能相同，具有相同的分子數(shù)目，所以二者分子的總動(dòng)能也相同，A正確、B錯(cuò)誤；水吸收熱量才能變成水蒸氣，所以1g100℃的水的內(nèi)能小于1g100℃的水蒸氣的內(nèi)能，C、D錯(cuò)誤．2．當(dāng)兩個(gè)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子處于平衡狀態(tài)，設(shè)r1＜r0＜r2，則當(dāng)兩個(gè)分子間的距離由r1變到r2的過(guò)程中 (

)A．分子力先減小后增大B．分子力有可能先減小再增大，最后再減小C．在r0處分子勢(shì)能最大D．分子勢(shì)能先增大后減小【答案】B【解析】因?yàn)閞1＜r0＜r2，則當(dāng)兩個(gè)分子間的距離由r1變到r2的過(guò)程中，分子力有可能先減小再增大最后再減小，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)分子勢(shì)能與分子距離變化的關(guān)系可知，分子勢(shì)能r0處最小，則當(dāng)兩個(gè)分子間的距離由r1變到r2的過(guò)程中，分子勢(shì)能先減小后增大，C、D錯(cuò)誤．3．(多選)一輛運(yùn)輸瓶裝氧氣的貨車，由于某種原因，司機(jī)緊急剎車，最后停下來(lái)，則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能增加B．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能減小C．汽車機(jī)械能減小，氧氣內(nèi)能不變D．汽車機(jī)械能減小，汽車(輪胎)內(nèi)能增加【答案】CD【解析】氧氣溫度不變，體積沒(méi)變，內(nèi)能不變，故A、B錯(cuò)誤；汽車機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C、D正確．4．(2023年上海模擬)兩個(gè)分子間的作用力隨分子間距離