分子動(dòng)能和分子勢(shì)能+課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

問題

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(diǎn)，所以存在重力勢(shì)能。重力勢(shì)能由地球和物體的相對(duì)位置決定。分子間的作用力做功是否也具有這一特點(diǎn)呢?

分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分子動(dòng)能

分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，那么,像一切運(yùn)動(dòng)著的物體一樣，做熱運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的速率大小不一，所以各個(gè)分子的動(dòng)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(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值。這個(gè)平均值叫作分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。分子動(dòng)能

溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。

溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小。因此可以得出結(jié)論：物體溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加。

這樣，分子動(dòng)理論使我們懂得了溫度的微觀含義。分子動(dòng)能1.分子平均動(dòng)能：分子動(dòng)能的平均值

決定因素：溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志2.分子總動(dòng)能：平均動(dòng)能×分子數(shù)決定因素：溫度和物質(zhì)的量

兩個(gè)物體只要溫度相同，它們分子的平均動(dòng)能就相同。但其單個(gè)分子的動(dòng)能不一定相同。

物質(zhì)種類不同的物體，如果溫度相同，它們分子的平均速率不同，因?yàn)榉肿淤|(zhì)量不同分子勢(shì)能

思考與討論

分子勢(shì)能的大小由分子間的相對(duì)位置決定，這說明分子勢(shì)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?分子勢(shì)能

分子間存在著相互作用力，可以證明分子間的作用力所做的功與路徑無關(guān)，分子組成的系統(tǒng)具有分子勢(shì)能。

如圖1.4-1,設(shè)兩個(gè)分子相距無窮遠(yuǎn),我們可以規(guī)定它們的分子勢(shì)能為0。讓一個(gè)分子A不動(dòng)，另一個(gè)分子B從無窮遠(yuǎn)處逐漸靠近A。在這個(gè)過程中，分子間的作用力(圖1.4-2甲)做功，分子勢(shì)能的大小發(fā)生改變。分子勢(shì)能

當(dāng)分子B向分子A靠近，分子間距離r大于r?時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，力的方向與分子的位移方向相同，分子間的作用力做正功，分子勢(shì)能減小。

當(dāng)分子間距離r減小到r?時(shí)，分子間的作用力為0,分子勢(shì)能減到最小。越過平衡位置r?后，分子B繼續(xù)向分子A靠近，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，力的方向與分子的位移方向相反，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大。分子勢(shì)能分子勢(shì)能

可見，分子勢(shì)能的大小是由分子間的相對(duì)位置決定的。由以上分析可知，如果選定分子間距離r為無窮遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能Ep為0,則分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的情況如圖1.4-2乙所示。分子勢(shì)能E,隨分子間距離r的變化有最小值，即當(dāng)r=r?時(shí)，分子勢(shì)能最小。物體的體積變化時(shí)，分子間距離將發(fā)生變化，因而分子勢(shì)能隨之改變?？梢?，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。分子勢(shì)能

分子勢(shì)能大小由分子間的相對(duì)位置決定

宏觀上與物體的體積有關(guān)。

注：分子勢(shì)能為零和分子勢(shì)能最小含義不同，前者與選擇零勢(shì)能點(diǎn)有關(guān)，而后者位置確定在當(dāng)r=r?處。

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(internalenergy)。任何

物體都具有內(nèi)能。分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。一般說來，物體的溫度和體積變化時(shí)它的內(nèi)能都會(huì)隨之改變。物體的內(nèi)能

決定物體內(nèi)能的因素宏觀：

物體物質(zhì)的量、溫度、體積微觀：分子總數(shù)，分子平均速率、分子間距物體的內(nèi)能

思考與討論物體下落的時(shí)候，物體中的分子在做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還共同參與豎直向下的落體運(yùn)動(dòng)。再如，地面上滾動(dòng)的足球，球內(nèi)的氣體分子在做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還共同參與水平地面上的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)足球靜止在地面上時(shí)(圖1.4-3),其中的氣體分子是否還具有能量呢?圖1.4-3物體的內(nèi)能應(yīng)當(dāng)指出，組成物體的分子在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，具有熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，它是內(nèi)能的一部分；同時(shí)物體還可能做整體的運(yùn)動(dòng)，因此，還會(huì)具有動(dòng)能，這是機(jī)械能的一部分。后者是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)決定的，它對(duì)物體的內(nèi)能沒有貢獻(xiàn)。物體一定具有內(nèi)能，不一定具有機(jī)械能練習(xí)與應(yīng)用1.在一個(gè)密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，過一段時(shí)間后，水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣，