1-4分子动能和分子势能(人教2019选择性必修第三册-)(原卷版).docx

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第4节 分子动能和分子势能
【核心素养目标】
物理观念
知道温度是分子平均动能的标志.
科学思维
明确分子势能与分子间距离的关系.
科学探究
理解内能的概念，探究内容的决定因素
科学态度与责任
通过分子动能和分子势能知识应用的实例，感受物理中科学 技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步 增强学生的学习动力和科学意识。
知识点一分子动能
【情境导入】
⑴为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？
⑵物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？
(3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？
【知识梳理】
.分子动能：由于分子 而具有的能量.
.分子的平均动能
所有分子热运动动能的.
.物体的 是分子热运动的平均动能的标志.
【重难诠释】
.单个分子的动能
⑴定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能.
⑵由于分子运动的无规则性，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 同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义.
.分子的平均动能
⑴定义：物体内所有分子的动能的平均值.
(2)决定因素：，分子的平均动能增大， 但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一 定是增加的.
.分子的总动能
物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数 .
【典例精析】
例1.(多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是()




【规律方法】
由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但 平均速率一般不同.
知识点二分子势能
【情境导入】
⑴功是能量转化的量度，分子间的作用力做功对应什么形式的能量变化呢？
(2)当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子势能如何变化？
【知识梳理】
.分子势能：由分子间的 决定的能.
.分子势能品随分子间距离〃变化的情况如图所示.
当〃=—时，分子势能最小.
.决定因素
(1)宏观上：分子势能的大小与物体的—有关.
⑵微观上：分子势能的大小与分子之间的 有关.
【重难诠释】
.分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系(如图所示)
分子间距离r
r=ro
r>ro
r<r()
分子间作用力F
等于零
表现为引力
表现为斥力
分子间作用力做
功W
X
分子间距增大时，分子间
作用力做负功
分子间距减小时，分子间作
用力做负功
分子势能稣
最小
随分子间距的增大而增大
随分子间距的减小而增大
.分子势能的特点
由分子间的相对位置决定，，正、负表示的是大小, 具体的值与零势能点的选取有关.
.分子势能的影响因素
⑴宏观上：分子势能跟物体的体积有关.
（2）微观上：分子势能跟分子间距离厂有关，分子势能与〃的关系不是单调变化的.
【典例精析】
，曲线与r轴交点的横 坐标为八）.相距很远的两分子在尸作用下， 零，下列说法正确的是（）
/＞用阶段，尸做正功，分子动能和分子势能均增大
，尸做负功，分子动能减小，分子势能增大
）阶段，分子势能先增大后减小
〃=用时，分子势能为零，分子动能最大
知识点三内能
【情境导入】
⑴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内能的因素有哪些?
⑵物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可能为零吗？
【知识梳理】
.物体的内能：物体中 的热运动—与 的总和,任何物体都具有内能.
.相关因素
⑴物体所含的分子总数由物质的量决定.
⑵分子热运动的平均动能与—有关.
⑶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.
【重难诠释】
、内能和热量的比较
⑴温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志.
⑵内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.
⑶热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少.
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体机械运动
常见的能量形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素
物质的量、物体的温 度、体积及物态
物体的质量、机械运动的速度、相 对于零势能面的高度、弹性形变量
大小
永远不等于零
一定条件卜可以等于零
联系
在一定条件卜口J以相互转化
3 .物态变化对内能的影响
一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平 均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化.
【典例精析】
（）

，它们的内能一定相等
，则分子动能增大，物体的内能也增大

【答案】
A
【解析】
任何物体都具有内能，内能与物体的物质的量、温度、体积及物态有关，故A正确；体积相同的同 种气体，若温度、压强不同，它们的内能不一定相等，故B错误；内能的大小与物体宏观的速度大 小无关，故C错误；内能与物体的物质的量、温度、体积及物态有关，温度高的物体比温度低的物 体的分子平均动能大，但内能不一定大，故D错误.
针对训练
一、单选题
，以下说法中正确的是（ ）
，若温度相等，则内能也相等
，则分子动能增大，内能也增大
，它们的内能一定相等
、温度和体积都有关系
，关于这团沙尘暴，以下说法正确的是
（ ）

则运动的动能和势能的总和

，温度逐渐升高、风势逐渐减弱， 则其内能逐渐减小

. 一定质量的乙醛液体全部蒸发，变为同温度的乙酸气体，在这一过程中（ ）
、分子斥力均减小

.王亚平在〃天宫课堂〃中，将分别粘有水球的两块透明板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起， 再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座〃水桥〃。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液 体表面张力的特性。〃水桥〃表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力厂和分子间距厂的 关系如图乙。下列说法正确的是（ ）
甲

〃水桥〃的过程，〃水桥〃表面层相邻水分子间的分子势能变小
〃水桥〃的过程，〃水桥〃表面层相邻水分子间的分子力做负功
，该过程表面层相邻水分子间的作用力与分子间的距离的关系
与乙图的人到8过程相对应
.如图所示，将甲分子固定于坐标原点。处，乙分子放置于〃轴上距离。点很远的「4处，小 -2、-3为一轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的作用力尸和分子势能弓随两分子间距离〃的
变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，弓=0。现把乙分子从々处由静止释
放，下列说法中正确的是（ ）
-，•图线、虚线为尸--图线
〃〈弓时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随〃减小而增大
〃到弓做加速度先增大后减小的加速运动，从弓到片做加速度增大的减速运动
，分子势能先增大后减小，在｛位置时分子势能最小
（ ）
，则每个气体分子的动能都将变大
，分子间的引力和斥力都减小
，如果油膜没有充分展开，测出来的分子直径将偏小
，质量相同的理想气体具有相同的内能
. 一块10团的铁与一块10团的铝相比，以下说法中正确的是（ ）

.铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等


，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分 子势能。如图所示为分子势能昂随分子间距离〃变化的图像，取〃趋近于无穷大时昂为零。通过 功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（ ）
-2时释放，它们将相互靠近
，分子间的作用力表现为斥力
「3减小到-2时，分子间的作用力表现为引力，且先增大后减小
二、多选题
，方表示两分子间的作用力，表示分子间的势能，图中两条图像分别表示分子间作
用力和分子势能随分子间距离变化的规律，图中4是分子势能为。时对应的距离，弓是分子间作用 力为0时对应的距离，弓是分子间作用力随分子间距离变化的图像最低点对应的距离，〃是分子间 作用力及分子势能均可视为。的足够远的某一距离。下列说法正确的是（）
，尸一直减小
,约不断增大
，若将两个相距4的分子由静止释放，分子间能达到距离〃 ，让A分子不动，B分子从无穷远处逐渐靠近A。两个分子间的作用力/随〃的变
化关系如图乙所示，取无穷远处分子势能&二0。在这个过程中，关于分子间的作用力和分子势能说
法正确的是（ ）
乙
*o时，分子间的作用力表现为引力
/>3时，分子间的作用力做正功，分子势能减小
=w时，分子间的作用力为0,分子势能也为0
〃。时，分子间的作用力做负功，分子势能增大
（或斥力）大小随分子间距离变化的图像，下列说法正确的是（ ）
F* c
O r
A. 表示斥力图线，cd表示引力图线
，分子势能为零
，分子力为零
，分子力表现为斥力
（ ）

，分子间的引力减小，斥力增大
，说明温度越高布朗运动越激烈
，水分子的平均动能不变，分子势能增大
（ ）
，这是因为气体分子间距较大、相互作用力微弱的缘故
B. 一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
，红墨水向周围的运动属于布朗运动
，温度升高，则气体分子的平均动能增大，气体压强增大
E. 一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
，分子间作用力表现为斥力时为正，一般
地，分子间距大于10s时，分子间作用力就可以忽略；如图乙所示是分子势能与分子间距之间的关
系，〃是图线上一点，劭是在〃点的图线切线。下列说法中正确的有（ ）