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4. 分子动能和分子势能
第一单元 分子动理论
1物理观念：
知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2科学思维：
知道什么是分子势能，会分析分子力做功和分子势能变化的关系，分子势能与分子间距离关系。
3科学探究：
知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关，能够区别内能和机械能。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
类比重力做功与重力势能变化的关系和静电力做功和电势能的关系，请思考分子力做功是否也与某种势能变化相对应？
一、问题引入
1.分子动能：
知识点一、分子动能
分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。
2.分子热运动的平均动能
在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
如图，分别向10 ℃和50 ℃的水中滴入一滴红墨水，
请问:
(1)哪杯水中红墨水扩散得快
(2)哪杯水中分子的平均动能大
(3)影响分子平均动能的因素是什么
50℃水扩散快
50℃水分子的平均动能大
温度
3.温度与分子动能
（1）温度的宏观含义：温度是表示物体的冷热程度物理量．
（2）.温度的微观含义（即从分子动理论的观点来看）:温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大．
4.分子总动能
定义：所有分子热运动的动能总和。
（3） 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。
（4）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。
知识点二、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它们的相对位置所决定的能。
分子势能：
分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。
地面上的物体，由于与地球相互作用
重力势能
发生弹性形变的弹簧，相互作用
弹性势能
（1）r＞r0时，当两分子间距离逐渐减小到r0过程中，
①分子力对分子做正功还是负功？
②分子势能如何变化？
[科学推理]分子力做功与分子势能变化的关系
正功
分子势能减小
（2）r＜r0时，当两分子间距离由r0逐渐减小过程中，
①分子力对分子做正功还是负功？
②分子势能如何变化？
负功
分子势能增加
（3）分子势能最小的位置
①当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小，但不为零
②一般选取两分子间距离很大（ r＞10r0 ）时，分子势能为零．
（4）分子势能与两分子之间的距离关系图
F-r图象与Ep-r图象的对比
从图象可知，当r=r0时，分子势能最小，但并不是为0，因为零势点的选取是任意的，一般取无穷远处为零势点，这样最小势能为负值。
知识点三、物体的内能
1、物体的内能：
物体中所有分子做热运动动能和分子势能的总和叫做物体的内能。也叫做物体的热力学能。
2.任何物体都具有内能：
一切物体都是由分子组成
所有分子都在永不停息地做无规则热运动
分子存在相互作用力
分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关。一般说来，物体的温度和体积变化时它的内能都会随之改变。
　(1) 从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。
　(2) 从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。
3.决定物体内能的因素
4.物体的内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动
常见的能量形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素 物质的量、物体的温度、体积及物态 物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量
大小 永远不等于零 一定条件下可以等于零
联系 在一定条件下可以相互转化 项目 分子动理论观点 表达方式 存在形式 关系
温度 物体分子热运动平均动能的标志 只能说升高、降低、是多少；不能说传递转移 状态量 ①温度不变，内能不一定不変
②内能增加，不一定升温
③内能减小，不一定降温。
④内能增加，不一定吸热
内能 所有分子，其分子动能和分子势能的和 具有；含有 状态量 热量 在热传递过程中能量转移的数量 不能说具有，含有、所含多少能量。要说吸收，放出多少能量 过程量 5.温度内能和热量的区别
典例精析
典例1．
(多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是
A.两种气体的分子平均动能相等
B.氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C.两种气体分子热运动的总动能相等
D.两种气体分子热运动的平均速率相等
√
√
典例2．
典例精析
(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是
√
√
A.在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小
B.在rC.在r＝r0时，分子势能最小，动能为零
D.在r＝r0时，分子势能小于零
典例3．
典例精析
(多选)两个分子由于距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判断在这一过程中
A.一定是分子力做了正功
B.两个分子间的相互作用力可能变大
C.两个分子间的距离一定变大
D.两个分子间的相互作用力一定是引力
√
√
课堂反馈
1.关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是
A.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同
B.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同
C.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同
D.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同
√
课堂反馈
2. (多选)下列关于内能和机械能的说法正确的是
A.机械能增大的物体，其内能一定增大
B.物体的机械能损失时，内能有可能增大
C.物体的内能损失时，机械能必然会减小
D.物体的机械能可以为0，内能不可以为0
√
√
课堂小结
分子动能 分子势能 内能
定义 分子无规则运动的动能 分子间有作用力，由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和
影响因素 微观 分子热运动的剧烈程度 分子距离 分子热运动剧烈程度
分子距离
分子个数
宏观 温度 体积 温度 体积 质量

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