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第一章 分子动理论
4 分子动能和分子势能
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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一、分子动能
观察对比
运动的篮球具有动能
运动的分子具有动能吗？
运动的分子具有动能叫做分子动能。
1.单个分子的动能
分子动能是指单个分子热运动的动能，但是物体内各个分子的动能不尽相同，在研究热现象时，我们研究的是大量分子的行为，所以对单个分子的动能的研究没有意义，我们关心的是大量分子的平均动能。
2.分子的平均动能
分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值，温度是分子平均动能的标志，这就是温度的微观含义。
在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同；
温度升高，分子平均动能增加；
温度降低，分子平均动能减少。
3.物体内分子的总动能
分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和所含的分子数目有关。
温度的意义：温度在宏观上的意义是表示物体的冷热程度。而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。
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，不是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。
③温度的本质：温度是分子热运动的平均动能的标志。
④温度是大量分子热运动的集体表现：平均动能大，在宏观上表现为物体的温度高，温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对于个别分子来说，温度是没有意义的。
二、分子势能
观察对比
重力做功和分子力做功的特点
重力做功和分子力做功都与路径无关，只与始末位置有关。
相互作用的分子之间凭借其位置而具有的能，叫分子势能。
【思考与讨论】分子势能的大小由分子之间的相对位置决定，这说明分子势能EP与分子之间距离是有关系的，那么，它们之间存在怎样的一种关系？
类比于重力做功与重力势能变化的关系，分子力做功与分子势能变化的关系是怎样的？
（1）分子力做正功，分子势能减小，分子势能的减小量等于分子力做的功。
（2）分子力做负功，分子势能增加，分子势能的增加量等于克服分子力做的
功。
探究：分子势能的大小和分子间距离的关系
设分子相距无穷远，规定这时分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力（做功），分子势能的大小发生改变。
【规律总结】
说明
1.定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和
三、内能
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组成的，因此任何物体都是有内能的。
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且相互作用着的分子组成的。内能是对一个宏观物体而言的，不存在某个分子内能的说法。
2.内能的决定因素
(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响。
(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。
【思考与讨论】足球滚动时，机械运动的动能，包含分子热运动的动能吗？
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
例1.新型冠状病毒2019-nCoV主要依靠呼吸道飞沫传播，在空气中含病毒飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞，所以含病毒飞沫微粒所做的无规则运动属于___________运动；空气分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r=r0时，F=0。相距较远的两个分子距离减小到r0的过程中，分子势能___________（填“先减小后增大” “先增大后减少” “一直增大”或“一直减少”）。
答案：布朗运动 一直减少
例2.一块100 ℃的铁与一块100 ℃的铝相比，以下说法中正确的是(　　)
A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B．铁的每个分子动能与铝的每个分子动能相等
C．铁分子的平均速率与铝分子的平均速率相等
D．以上说法均不正确
D
例3.关于分子势能，下列说法正确的是(　　)
A．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大
B．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小
C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化
D．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小
C
1. 关于分子势能，下列说法正确的是(　　)
A．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大
B．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小
C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化
D．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小
D
2.（多选）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子仅在分子力作用下从距甲分子大于r0（10-10m）小于10r0的某点沿x轴负方向由静止开始运动，直至不再靠近。两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为-E0 ，若两分子所具有的总能量为0，则在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．乙分子的加速度一定先减小再增大
B．甲乙之间分子势能一定先减小再增大
C．乙分子在P点时，加速度最小且动能为E0
D．乙分子的运动范围为x≥x1
BCD
3.（多选）设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动到无限远，则（　　）
A．乙分子的加速度先减小，后增大
B．乙分子到达r0处时速度最大
C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
BD
4.关于分子动能，正确的说法是(　　)
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
C

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