分子動(dòng)能和分子勢(shì)能 【核心知識(shí) 精講精研】 高二下學(xué)期物理人教版（2019）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)重難點(diǎn)1.理解分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的概念2.理解物體內(nèi)能的含義重點(diǎn)3.明確分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系重點(diǎn)分子動(dòng)能運(yùn)動(dòng)的足球具有動(dòng)能運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能嗎？大量分子的運(yùn)動(dòng)速率不盡相同，動(dòng)能也有大有小，而且在不斷改變，在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是單個(gè)分子的動(dòng)能，而是大量分子動(dòng)能的平均值。如圖，分別向10℃(冷水)和50℃(熱水)的水中滴入一滴紅墨水，請(qǐng)問：(1)哪杯水中紅墨水?dāng)U散得快？答案熱水(2)哪杯水中分子的平均動(dòng)能大？答案熱水(3)影響分子平均動(dòng)能的因素是什么？答案溫度分子動(dòng)能1.分子動(dòng)能：由于分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量2.分子的平均動(dòng)能：所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值.（1）溫度是物體的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大.（2）分子平均動(dòng)能僅與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的種類無關(guān)，與物體所處的狀態(tài)無關(guān).4.溫度的意義（1）宏觀:描述物體的冷熱程度.（2）微觀:分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.3.分子的總動(dòng)能所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和，它等于分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積．分子動(dòng)能1.物體的溫度升高時(shí)，物體每個(gè)分子的動(dòng)能都增大嗎？答案物體溫度升高時(shí)，所有分子的平均動(dòng)能會(huì)增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大。2.同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均速率是否相同？答案由于不同物質(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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能相同，但平均速率一般不同。1.(多選)下列說法正確的是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規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量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.溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定小于溫度高的物體中的

每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率√√溫度相同，物體分子的平均動(dòng)能相同，故A正確；分子動(dòng)能指的是由于分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量，故B正確；物體溫度是對(duì)于大量分子而言，對(duì)于10個(gè)分子無意義，故C錯(cuò)誤；溫度低的物體分子的平均速率小(相同物質(zhì))，但具體到每一個(gè)分子，其速率是不確定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故D錯(cuò)誤。2.(多選)當(dāng)氫氣和氧氣溫度相同時(shí)，下列說法中正確的是A.兩種氣體的分子平均動(dòng)能相等B.氫氣分子的平均速率等于氧氣分子的平均速率C.兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能相等D.兩種氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不相等√√溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度相同，兩種氣體的分子平均動(dòng)能相同，故選項(xiàng)A正確；氫氣和氧氣的分子質(zhì)量不同，所以兩種氣體分子的平均速率不同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；雖然兩種氣體分子平均動(dòng)能相等，但由于兩種氣體的質(zhì)量未知，即分子數(shù)目關(guān)系不清楚，則總動(dòng)能關(guān)系不確定，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。分子勢(shì)能G

地面上的物體，由于與地球相互作用具有的能——重力勢(shì)能發(fā)生彈性形變的彈簧，相互作用具有的能——彈性勢(shì)能特點(diǎn)：力所做的功與路徑無關(guān)分子勢(shì)能當(dāng)兩個(gè)分子從相距無窮遠(yuǎn)處逐漸靠近到不能再靠近的過程中，分子勢(shì)能如何變化？ABr0r=無窮遠(yuǎn)Ep=0引力力與運(yùn)動(dòng)方向相同斥力力與運(yùn)動(dòng)方向相反（1）當(dāng)r>r0時(shí)，分子力做正功，分子勢(shì)能減小（2）當(dāng)r<r0時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大（3）當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小分子勢(shì)能1.分子勢(shì)能：由分子間的相對(duì)位置決定的能。2.分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系(1)當(dāng)r>r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，若r增大，需克服引力做功，分子勢(shì)能增大。(2)當(dāng)r<r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，若r減小，需克服斥力做功，分子勢(shì)能增大。(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子間作用力為零，分子勢(shì)能最小，即分子間距離等于平衡距離時(shí)分子勢(shì)能最小。分子勢(shì)能3.決定因素(1)宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)。(2)微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的距離有關(guān)。分子勢(shì)能與r的關(guān)系不是單調(diào)變化的。4.分子勢(shì)能的特點(diǎn)分子勢(shì)能是標(biāo)量，正、負(fù)表示的是大小，具體的值與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。若選定分子間距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能為0，請(qǐng)畫出分子勢(shì)能隨距離r變化的圖像。F=0Ep最小3.(多選)兩個(gè)分子由于距離發(fā)生變化而使得分子勢(shì)能變小，則可以判斷在這一過程中A.一定是分子間作用力做了正功B.兩個(gè)分子間的相互作用力可能變大C.兩個(gè)分子間的距離一定變大D.兩個(gè)分子間的相互作用力一定是引力√√分子勢(shì)能變小，說明分子間作用力做正功，故A正確；如圖所示為Ep－r、F－r圖像，若分子間距大于平衡間距r0，分子勢(shì)能變小，分子間距變小，分子間作用力可能變大也可能變??；若分子間距小于平衡間距r0，分子勢(shì)能變小，分子間距變大，分子間作用力變小，表現(xiàn)為斥力，故B正確，C、D錯(cuò)誤。4.(2022·四川達(dá)州高二期末)如圖所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子位于橫軸上，甲、乙兩分子間引力、斥力及分子勢(shì)能的大小變化情況分別如圖中三條曲線所示，A、B、C、D為橫軸上四個(gè)特殊的位置，E為兩虛線a、b的交點(diǎn)，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則由圖像可知A.虛線a為分子間引力變化圖線，交點(diǎn)E的橫坐

標(biāo)代表乙分子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)分子間作用力為零B.乙分子從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中一直做加速運(yùn)動(dòng)C.實(shí)線c為分子勢(shì)能的變化圖線，乙分子到達(dá)C點(diǎn)

時(shí)分子勢(shì)能最小D.虛線b為分子間斥力變化圖線，表明分子間斥力隨距離增大而減小√分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，隨分子間距離r的減小而增大，但斥力變化得快，故虛線a為分子間斥力變化圖線，虛線b為分子間引力變化圖線，交點(diǎn)E說明分子間的引力、斥力大小相等，分子間作用力為零，A、D錯(cuò)誤；乙分子從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，分子間作用力表現(xiàn)為引力，一直做加速運(yùn)動(dòng)，B正確；實(shí)線c為分子勢(shì)能的變化圖線，乙分子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能最小，C錯(cuò)誤。物體的內(nèi)能1.定義: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.2.內(nèi)能普遍性:組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),所以任何物體都具有內(nèi)能.內(nèi)能宏觀：物質(zhì)的量溫度體積及物態(tài)微觀：分子總數(shù)分子平均動(dòng)能分子間的距離1.結(jié)合影響分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的因素，從微觀和宏觀角度討論影響內(nèi)能的因素有哪些？2.(1)100℃的開水有內(nèi)能嗎？0℃的冰塊有內(nèi)能嗎？答案一切物體，不論溫度高低，都具有內(nèi)能。(2)物體運(yùn)動(dòng)得越快，其內(nèi)能就越大嗎？靜止在地面上的物體，內(nèi)能為0嗎？答案物體運(yùn)動(dòng)得越快，物體動(dòng)能越大，但內(nèi)能不一定越大，靜止在地面上的物體，如果以地面作為參考平面，那么這個(gè)物體的機(jī)械能為0，但這個(gè)物體內(nèi)的分子卻始終處在永不停息的熱運(yùn)動(dòng)中，物體的內(nèi)能不為0。5.(多選)下列說法正確的是A.物體溫度升高，其內(nèi)能一定增大B.在分子相互遠(yuǎn)離的過程中，分子間的引力和斥力都減小C.一定質(zhì)量0℃的冰，變?yōu)?℃的水，其內(nèi)能增大的原因是平均動(dòng)能變大了D.一定質(zhì)量的水，溫度從30℃升高到50℃，水分子的平均動(dòng)能變大√√物體的內(nèi)能包含所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能，與物體的溫度、體積以及物質(zhì)的量等都有關(guān)系，當(dāng)物體溫度升高時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能增大，但分子勢(shì)能變化情況不確定，其內(nèi)能不一定增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在分子相互遠(yuǎn)離的過程中，分子間距離增大，則分子間的引力和斥力都減小，選項(xiàng)B正確；一定質(zhì)量0℃的冰，變?yōu)?℃的水，溫度不變，平均動(dòng)能不變，其內(nèi)能變大的原因是分子勢(shì)能變大了，故C錯(cuò)誤；溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，則一定質(zhì)量的水，溫度從30℃升高到50℃，水分子的平均動(dòng)能變大，選項(xiàng)D正確。物態(tài)變化對(duì)內(nèi)能的影響一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如冰在熔化時(shí)、水在沸騰時(shí)，溫度不變，此過程中分子的平均動(dòng)能不變，由于分子間的距離變化，分子勢(shì)能變化，所以物體的內(nèi)能變化。6.(多選)下列關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的說法正確的是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)能有可能增大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)械能可能為0，內(nèi)能不可能為0√√內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能，二者的決定因素不同，A錯(cuò)誤；例如在物體克服空氣阻力勻速下降過程中，機(jī)械能減小，而摩擦生熱，物體溫度升高，內(nèi)能會(huì)增大，B正確；例如在物體靜止時(shí)，溫度降低，內(nèi)能減小，而物體的機(jī)械能不變，C錯(cuò)誤；物體內(nèi)分子在永不停息的運(yùn)動(dòng)中，內(nèi)能不可能為0，D正確。內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系

內(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)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)常見的能量形式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度、體積及物態(tài)物體的質(zhì)量、機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、相對(duì)于