【高中物理】分子动能和分子势能 高二物理同步精品课件（人教版2019选择性必修第三册）

高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能第4节分子动能和分子势能 地面附近的物体所受的重力是地面附近的物体所受的重力是G G，由于重力做功具，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？是否也具有这一特点呢？G 导入新课 复习势能的概念 分子不停地做无规则运动，分子不停地做无规则运动，那么，那么，像一切运动着的物体一样像一切运动着的物体一样，做热运动的分子做热运动的分子也也具有动能具有动能，这这就是就是分子动能分子动能。物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。分子的动能1 1、分子动能、分子动能2 2、分子平均动能、分子平均动能 在在热现象的研究中热现象的研究中，我们，我们关心的是关心的是组成系统的组成系统的大量分子整体表现大量分子整体表现出来出来的热学的热学性质性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能所有分子的动能的平均值。的平均值。这个平均值叫作分子热运动的这个平均值叫作分子热运动的平均动能平均动能。物体中分子热运动的物体中分子热运动的速率大小不速率大小不一一，所以各个分子的所以各个分子的动能也有大动能也有大有小有小，而且在而且在不断改变不断改变。分子的动能3 3、温度、温度 温度是描述物体大量分子温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程无规则运动剧烈程度度的物理量。的物理量。温度升高温度升高时，分子的时，分子的热运动加剧热运动加剧，温度越高，分子热运动的温度越高，分子热运动的平均动能越大平均动能越大。温度越。温度越低，分子热运动的平均动能越小。低，分子热运动的平均动能越小。宏观宏观含义含义：温度是描述物体冷热程度的物理量：温度是描述物体冷热程度的物理量微观含义：微观含义：温度温度是分子热运动的平均动能的标志是分子热运动的平均动能的标志温度是分子热运动平均动能的唯一标志。分子的动能4 4、注意：、注意：温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类 及所处的状态无关及所处的状态无关 由于不同物质的分子质量一般不同，所由于不同物质的分子质量一般不同，所以以同一温度下，不同物质的分子热运动的平同一温度下，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。均动能相同，但平均速率一般不同。分子的动能5 5 5 5、分子的总动能：、分子的总动能：、分子的总动能：、分子的总动能：所有分子热运动的动能总和所有分子热运动的动能总和等于分子的平均动能等于分子的平均动能与与与与分子数的分子数的乘积乘积乘积乘积。与分子的与分子的与分子的与分子的 总个数总个数总个数总个数 和和和和 平均动能平均动能平均动能平均动能 有关有关有关有关与与与与 物质的量物质的量物质的量物质的量 和和和和 温度温度温度温度 有关有关有关有关微观微观微观微观上看：上看：宏观宏观宏观宏观上看：上看：分子的动能 地面附近的物体与地球之间有地面附近的物体与地球之间有引力引力的作用，物体被举高后，的作用，物体被举高后，地球和这个物体组成的系统就具有了势能。地球和这个物体组成的系统就具有了势能。用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之间存在力（间存在力（引力或斥力引力或斥力）的作用，这个系统也具有了势能。）的作用，这个系统也具有了势能。总之，如果宏观物体之间存在总之，如果宏观物体之间存在引力或斥力引力或斥力，它们组成的，它们组成的系统就具有势能，势能是由物体间的系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置相互位置决定的。决定的。我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间有势能？分子间有势能？分子的势能 思考势能的概念 分子的势能 分子势能:由分子力和分子间的相对位置决定的势能。取无穷远处分子势能为取无穷远处分子势能为0 0分子力所分子力所做的功做的功等于等于分子势能的减少分子势能的减少当当rr0 0时，时，r不断减小，分子力做正功越来不断减小，分子力做正功越来 越多，越多，分子势能越来越小分子势能越来越小。当当rr0 0时，时，r不断减小，分子力做负功越不断减小，分子力做负功越 来越多，来越多，分子势能越来越大分子势能越来越大。当当r=r0 0时，时，分子势能最小且小于分子势能最小且小于0 0。物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关分子势能与物体的体积有关。【决定分子势能的因素决定分子势能的因素】：从宏观上看从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。：分子势能跟物体的体积有关。从微观上看从微观上看：分子势能跟分子间距离：分子势能跟分子间距离r有关。有关。试结合分子力与分子距离的关系图，画出分子势能与两分子之间的距离关系图 分子的势能 物体的内能1 1、内能（、内能（internal energyinternal energy）：）：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。内能普遍性：内能普遍性：任何物体都具有内能任何物体都具有内能一切物体都是一切物体都是由分子组成由分子组成所有分子都在所有分子都在永不停息永不停息地做无规则热运动地做无规则热运动分子存在分子存在相互作用力相互作用力决定物体内能的因素决定物体内能的因素（内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义）从宏观上看：物体内能的大小由物体的从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数摩尔数、温度温度和和体积体积三个因素决定。三个因素决定。从微观上看：物体内能的大小由组成物体的从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数分子总数，分子热运动的，分子热运动的平均平均 动能动能和和分子间的距离分子间的距离三个因素决定。三个因素决定。宏观：宏观：宏观：宏观：物体的摩尔数物体的摩尔数温度温度体积体积微观：微观：微观：微观：分子总数分子总数分子平均动能分子平均动能分子势能（分子间距）分子势能（分子间距）内能机械能物质的量、物体的温度和体积及物态永远不等于零常见的能量形式影响因素大小对应的运动形式联系微观分子热运动分子动能、分子势能在一定条件下可以相互转化一定条件下可以等于零物体的机械运动的速度、相对于零势能面的高度或弹性形变量物体动能、重力势能或弹性势能宏观物体机械运动 内能与机械能的联系与区别1 1分子力分子力F F随分子间距离随分子间距离r r的变化如图所示。将两分子从相距的变化如图所示。将两分子从相距r=rr=r2 2处释放，仅考虑这两处释放，仅考虑这两个分子间的作用，则从个分子间的作用，则从r=rr=r2 2到到r=rr=r1 1，下列说法正确的是（），下列说法正确的是（）A A分子间引力、斥力都在减小分子间引力、斥力都在减小B B分子力的大小先增大后减小分子力的大小先增大后减小C C分子势能一直在增大分子势能一直在增大D D分子动能先增大后减小分子动能先增大后减小D高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能2 2把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的（不考虑空气阻力）把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的（不考虑空气阻力）（）（）A A物体的动能增加，分子的平均动能也增加物体的动能增加，分子的平均动能也增加B B物体的重力势能减少，分子势能却增加物体的重力势能减少，分子势能却增加C C物体的机械能保持不变物体的机械能保持不变D D物体的内能增加物体的内能增加C高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能3 3关于分子动理论，下列说法中正确的是（）关于分子动理论，下列说法中正确的是（）A A两个分子间的距离小于两个分子间的距离小于r r0 0（r=r=r r0 0为平衡位置）时，它们之间只有引力作用为平衡位置）时，它们之间只有引力作用B B分子距离越大，分子势能越大，分子距离越小，分子势能越小分子距离越大，分子势能越大，分子距离越小，分子势能越小C C布朗运动是液体分子的无规则运动布朗运动是液体分子的无规则运动D DA A、B B两物体的温度相同时两物体的温度相同时,A A、B B两物体的内能可能不同，分子热运动的平均速率也两物体的内能可能不同，分子热运动的平均速率也可能不同可能不同D高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能4 4一个铁球和一个冰球的温度相同，且其质量相等，则（）一个铁球和一个冰球的温度相同，且其质量相等，则（）A A它们的分子平均动能一定相等它们的分子平均动能一定相等B B它们的分子运动的平均速率一定相等它们的分子运动的平均速率一定相等C C冰球的体积大，水的分子势能大冰球的体积大，水的分子势能大D D它们的内能一定相等它们的内能一定相等A高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能5 5关于热现象下列说法正确的是（关于热现象下列说法正确的是（）A A物体的温度越高，其分子平均动能越大物体的温度越高，其分子平均动能越大B B分子间引力和斥力相等时，分子势能最小分子间引力和斥力相等时，分子势能最小C C布朗运动是液体分子的无规则热运动布朗运动是液体分子的无规则热运动D D物体的内能是指物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和物体的内能是指物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和ABD高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能6 6如图所示，玻璃瓶如图所示，玻璃瓶A A、B B中装有质量相等、温度分别为中装有质量相等、温度分别为60 60 的热水和的热水和0 0 的冷水，的冷水，下列说法正确的是（）下列说法正确的是（）A A温度是分子平均动能的标志，所以温度是分子平均动能的标志，所以A A瓶中水分子的平均动能比瓶中水分子的平均动能比B B瓶中水分子的平均动瓶中水分子的平均动能大能大B B温度越高，布朗运动越显著，所以温度越高，布朗运动越显著，所以A A瓶中水分子的布朗运动比瓶中水分子的布朗运动比B B瓶中水分子的布朗运瓶中水分子的布朗运动更显著动更显著C C因质量相等，故因质量相等，故A A瓶中水的内能与瓶中水的内能与B B瓶中水的内能一样大瓶中水的内能一样大D DA A瓶中水的体积比瓶中水的体积比B B瓶中水的体积大瓶中水的体积大AD高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节:分子动能和分子势能7 7由于分子间存在着相互作用力，而分子间作用力做功与路径无关，因此分子间存在由于分子间存在着相互作用