高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能导学案及答案

分子动能和分子势能

【学习目标】

1．知道分子的动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标准。

2．知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。

3．知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

【学习重难点】

掌握三个概念（分子动能、分子势能、物体内能）。

【学习过程】

一、知识储备

1．分子动理论

（1）_______________________________________________。

（2）_______________________________________________。

（3）_______________________________________________。

2．气体压强的微观解释

气体的压强是_______________________________________________而产生的。

二、新知学习

（一）分子动能

1．分子动能：_____________________________________________叫做分子动能。

2．平均动能：_____________________________________________叫做平均动能。

实验：扩散快慢与温度的关系

结论：________________________________________________________________。

3．温度：

（1）宏观含义：温度是表示___________________________________。

（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）：温度是_____________________的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能____________。

需要注意：

（1）同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同。但由于不同物质的分子质量不一定相同。所以分子热运动的平均速率也不一定相同。

（2）温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。

例题1：有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（  C  ）

A．甲气体温度一定高于乙气体的温度

B．甲气体温度一定低于乙气体的温度

C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度

D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快

（二）分子势能

地面上的物体，由于与地球相互作用：____________________

发生弹性形变的弹簧，相互作用：___________________

1．分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由____________所决定的能。

2．分子势能与分子间距离的关系

（1）当r≈_________m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。

（2）当r＜r0时，分子间的作用力表现为________，要减小分子间的距离必须________________做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而________。

（3）当r＞r0时，分子间的相互作用表现为________，要增大分子间的距离必须________________做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而________。

例题2：如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（  BC  ）

A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动

B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大

C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小

D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大

（三）物体的内能

1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的____________________________叫做物体的内能。也叫做物体的________________。

2．任何物体都具有内能。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。

3．决定物体内能的因素

（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的__________、__________和__________三个因素决定。

（2）从微观上看：物体内能的大小由__________________________________，____________________________和______________________________三个因素决定。

课堂讨论：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。

①一块铁由15℃升高到55℃，比较内能。

②质量是1kg 50℃的铁块与质量是0.1kg 50℃的铁块，比较内能。

③质量是1kg 100℃的水与质量是1kg 100℃的水蒸气，比较内能。

提问：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？

理解：内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加。

4．物体的内能跟机械能的区别

【练习巩固】

1．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是（  D  ）

A．不断增大

B．不断减小

C．先增大后减小

D．先减小后增大

2．下列说法正确的是（  D  ）

A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能

B．物体内分子势能由物体的温度和体积决定

C．物体的速度增大时，物体的内能增大

D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加

3．氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（  BD  ）

A．氧气的内能较大   B．氢气的内能较大

C．两者的内能相等   D．氢气分子的平均速率较大

4．关于分子动能，正确的说法是（  C  ）

A．某种物体的温度是0℃说明物体中分子的平均动能为零

B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大

C．物体温度升高时，分子的平均动能增大

D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高

5．对于20℃的水和20℃的水银，下列说法正确的是（  AD  ）

A．两者的分子平均动能相同

B．水银的分子平均动能比水的大

C．两者的分子平均速率相同

D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小

6．下列关于物体内能的说法中正确的是（  D  ）

A．0℃的水比0℃的冰的内能大

B．物体运动的速度越大，则内能越大

C．水分子的内能比冰分子的内能大

D．100g 0℃的冰比100g 0℃的水的内能小