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高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第4节: 分子动能和分子势能
第4节分子动能和分子势能
地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢？
G
导入新课 复习势能的概念
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。
物体内大量分子永不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小也不同。又因为热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是非常困难、也是没有必要的。于是要研究大量分子热运动的动能，只有将所有分子热运动动能的平均值求出来才有意义，这个平均值就叫做分子热运动的平均动能。
分子的动能
1、分子动能
2、分子平均动能
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。
物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。
分子的动能
3、温度
温度是描述物体大量分子无规则运动剧烈程度的物理量。温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。
①宏观含义：温度是描述物体冷热程度的物理量
②微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志
温度是分子热运动平均动能的唯一标志。
分子的动能
4、注意：
①温度升高，分子的平均动能一定增大，但并不代表所有分子的动能都增大。
②分子的平均动能只与温度有关，与物体的种类
及所处的状态无关
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。
分子的动能
5、分子的总动能：
所有分子热运动的动能总和
等于分子的平均动能与分子数的乘积。
与分子的 总个数 和 平均动能 有关
与 物质的量 和 温度 有关
微观上看：
宏观上看：
分子的动能
地面附近的物体与地球之间有引力的作用，物体被举高后，地球和这个物体组成的系统就具有了势能。
用弹簧连接的两个物体，把弹簧拉伸或压缩后，两物体之间存在力（引力或斥力）的作用，这个系统也具有了势能。
总之，如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，势能是由物体间的相互位置决定的。
我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间有势能？
分子的势能 思考势能的概念
分子的势能
分子势能:由分子力和分子间的相对位置决定的势能。
取无穷远处分子势能为0
分子力所做的功等于分子势能的减少
①当r>r0时，r不断减小，分子力做正功越来
越多，分子势能越来越小。
③当r来越多，分子势能越来越大。
②当r=r0时，分子势能最小且小于0。
物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。可见，分子势能与物体的体积有关。
【决定分子势能的因素】：
从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。
从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。
试结合分子力与分子距离的关系图，画出分子势能与两分子之间的距离关系图
分子的势能
物体的内能
1、内能（internal energy）：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
⑴内能普遍性：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
⑵决定物体内能的因素（内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义）
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。
宏观：
物体的摩尔数
温度
体积
微观：
分子总数
分子平均动能
分子势能（分子间距）
内能 机械能
物质的量、物体的温度和体积及物态
永远不等于零
常见的能量形式
影响因素
大小
对应的运动形式
联系
微观分子热运动
分子动能、分子势能
在一定条件下可以相互转化
一定条件下可以等于零
物体的机械运动的速度、相对于零势能面的高度或弹性形变量
物体动能、重力势能或弹性势能
宏观物体机械运动
内能与机械能的联系与区别
1．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，则从r=r2到r=r1，下列说法正确的是（　　）
A．分子间引力、斥力都在减小
B．分子力的大小先增大后减小
C．分子势能一直在增大
D．分子动能先增大后减小
D
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2．把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的（不考虑空气阻力）（　　）
A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加
B．物体的重力势能减少，分子势能却增加
C．物体的机械能保持不变
D．物体的内能增加
C
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3．关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　）
A．两个分子间的距离小于r0（r=r0为平衡位置）时，它们之间只有引力作用
B．分子距离越大，分子势能越大，分子距离越小，分子势能越小
C．布朗运动是液体分子的无规则运动
D．A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同，分子热运动的平均速率也可能不同
D
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4．一个铁球和一个冰球的温度相同，且其质量相等，则（　　）
A．它们的分子平均动能一定相等
B．它们的分子运动的平均速率一定相等
C．冰球的体积大，水的分子势能大
D．它们的内能一定相等
A
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5．关于热现象下列说法正确的是（　 　）
A．物体的温度越高，其分子平均动能越大
B．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小
C．布朗运动是液体分子的无规则热运动
D．物体的内能是指物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和
ABD
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6．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60 ℃的热水和0 ℃的冷水，下列说法正确的是（　　）
A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大
B．温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著
C．因质量相等，故A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大
D．A瓶中水的体积比B瓶中水的体积大
AD
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7．由于分子间存在着相互作用力，而分子间作用力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子间作用力的信息，则下列说法不正确的是（　 　）
A．假设将两个分子由r=r2释放，它们将开始远离
B．假设将两个分子由r=r2释放，它们将相互靠近
C．假设将两个分子由r=r2释放，它们的加速度先增大后减小
D．假设将两个分子由r=r1释放，当r=r2时它们的速度最大
ABC
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8．一定质量的0℃的冰，全部变成0℃的水的过程中，体积减小，则它的能量变化情况是（　　）
A．分子的平均动能增大，分子的势能减小
B．分子的平均动能减小，分子的势能增大
C．分子的平均动能不变，分子的势能增大
D．水的分子动能不变，水的内能增加
CD
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