人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能学案，共13页。
4　分子动能和分子势能
[学习目标]　1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素．

一、分子动能
1．分子动能：分子由于永不停息地做无规则运动而具有的能量．
2．分子的平均动能
所有分子热运动动能的平均值．
3．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志．
二、分子势能
1．分子势能：由分子间的相对位置决定的能．
2.分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图1所示．

图1
当r＝r0时，分子势能最小．
3．决定因素
(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．
(2)微观上：分子势能的大小与分子之间的距离有关．
三、物体的内能
1．物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．任何物体都具有内能．
2．相关因素
(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．
(2)分子热运动的平均动能与温度有关．
(3)分子势能与物体的体积有关．
故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．

1．判断下列说法的正误．
(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度．(　×　)
(2)温度是分子平均动能的标志．(　√　)
(3)分子的势能是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化．(　√　)
(4)温度高的物体内能大．(　×　)
2．(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能________．
(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能________．
答案　(1)大　(2)大
一、分子动能
导学探究
(1)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？
(2)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？
答案　(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能．
(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变．
(3)不是．分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关．
知识深化
1．单个分子的动能
(1)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．
(2)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．
2．分子的平均动能
(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．
(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，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平均动能一定是增加的．
3．物体内分子的总动能
物体内分子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的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．
关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是(　　)
A．某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．温度是分子热运动平均动能的标志
C．温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高
答案　B
解析　某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高的物体，分子的平均动能越大，但由于分子的质量不一定相同，则分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误．
(2020·盐城市伍佑中学高二月考)相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是(　　)
A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大
B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大
C．两种气体的分子平均动能一定相等
D．两种气体的分子平均速率一定相等
答案　C
解析　温度是分子平均动能的标志，温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同，但并不意味着分子平均速率相同，也不说明每个分子的动能和速率大小关系．故C正确，A、B、D错误．

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.
二、分子势能
导学探究
(1)功是能量转化的量度，分子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？
答案　(1)分子力做功对应分子势能的变化．
(2)分子势能先减小后增大．
知识深化
1．分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图2所示)

图2
分子间距离r
r＝r0
r>r0
rr0阶段，乙分子的速度先增大后减小
C．当乙分子到达r0位置时，其加速度最大
D．在r>r0阶段，两分子的势能一直减小
答案　D
解析　a点处分子力表现为引力，故乙分子将加速运动，到达r0处时，分子力为零，加速度为零，速度最大，在r>r0过程中，分子力做正功，速度增大，分子势能减小，之后分子力表现为斥力，乙分子做减速运动，故D正确，A、B、C错误．
6．(2020·江苏省徐州一中高二月考)关于分子势能的下列说法中，正确的是(　　)
A．当分子距离为r0(分子引力与分子斥力大小相等的位置)时分子势能最大
B．当分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零
C．当分子距离为r0时，由于分子力为零，所以分子势能为零
D．分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能不变
答案　B
解析　设分子距离为r.当r＞r0时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当r＜r0时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当r＝r0时，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零，故A、C错误，B正确．分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能先变小后变大，选项D错误．
7．(2020·启东中学高二开学考试)如图2为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是(　　)

图2
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力最大
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
答案　B
解析　由题图可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子间的作用力为零，故C错误；当0＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，当r＞r2时，分子间的作用力表现为引力，故A错误，B正确；在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误．
8．(2020·江苏省苏州实验中学高二期中)如图3所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，Fr0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而减小
D．当分子间距离rr0时，由题图可知，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，所以B错误；当分子间距离r>r0时，分子力为引力，分子间距离增大时，分子引力做负功，则分子势能随分子间距离的增大而增大，所以C错误；当分子间距离r