1.4分子动能和分子势能 学案(含答案)-2021年高中物理人教版(新教材)选择性必修第三册
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1、第第 4 节节 分子动能和分子势能分子动能和分子势能 核心 素养 物理观念 科学思维 1.知道分子动能和分子热运动的平均动 能的概念。了解温度是分子热运动平均 动能的标志。 2.了解分子势能的概念,知道分子势能 与分子力做功的关系,分子势能与分子 间的距离的关系。 3.知道什么是物体的内能,知道物体的 内能跟哪些宏观量有关。 1.体会分析分子势能与分子间 距离的关系的过程。 2.会区分物体的内能和机械能。 知识点一 分子动能 1.分子动能 (1)定义:由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能。 (2)分子的平均动能:所有分子的热运动动能的平均值。 温度是物质分子平均动能的标志,温度升高,分子的
2、平均动能增大。 虽然同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由于不同物质的 分子质量不尽相同,平均速率大小一般不相同。 2.温度的意义 (1)宏观:描述物体的冷热程度。 (2)微观:分子平均动能的标志。 思考判断 (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)温度升高时物体的每个分子的动能都将增大() 知识点二 分子势能 观图助学 如图所示,设两个分子相距无穷远,我们可以规定它们的分子势能为 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。 两个分子相互作用的示意图 提出问题 (1)该过
3、程分子力做功的变化情况。 (2)可以证明分子间的作用力所做功与路径无关,再分析该过程 A、B 系统分子势 能的变化情况,并大致画出分子势能与分子距离 r 关系的曲线。 1.分子势能的定义:分子间由分子力和分子间的相对位置决定的能。 2.分子势能与分子间距离的关系 (1)当 rr0时,分子力表现为引力,若 r 增大,需克服引力做功,分子势能增大。 (2)当 rr0 rr0 分子力做功 分子间距增大时,分 子力做负功 分子间距减小时,分 子力做负功 分子势能 最小 随分子间距的增大而 增大 随分子间距的减小而 增大 分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力 2.如果取两个分子间相距无限远时(此时分子
4、间作用力可忽略不计)的分子势能为 零, 分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图所示的曲线表示。 从图线上看出, 当 rr0时,分子势能最小。 3.分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能随弹簧长度的变化规律, 弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩,势能都会增加。 试题案例 例 2 (多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动, 直至不能再 靠近。在此过程中,下列说法正确的是( ) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 解析 由分子动理论的知识,当两个分子相互靠近,直至不能再靠近的过程中, 分子力先是
5、表现为引力且先增大后减小,之后表现为分子斥力,一直增大,所以 A 错误;分子引力先做正功,然后分子斥力做负功,分子势能先减小再增大,分 子动能先增大后减小,所以 B、C 正确,D 错误。 答案 BC 方法总结 (1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系。分子力做正功,分子 势能减小;分子力做负功,分子势能增大。分子力做功的值等于分子势能的变化 量。 (2)讨论分子势能变化时,绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论。导致 分子势能变化的原因是分子力做功。 针对训练 2 如图所示为一分子势能随距离变化的图线, 从图中分析可得到( ) A.r1处为分子的平衡位置 B.r2处为分子的平衡位置 C
6、.r处,分子间的势能为最小值,分子间无相互作用力 D.若 rr1,r 越小,分子间势能越大,分子间仅有斥力存在 解析 当分子处于平衡位置时,分子力为零,分子势能最小,A、C 错误,B 正 确;若 rr1,r 越小,分子间势能越大,分子间的引力和斥力都越大,D 错误。 答案 B 核心要点 物体的内能 观察探究 物体下落的时候,物体中的分子在做无规则热运动的同时还共同参与竖直向下的 落体运动。 再如, 地面上滚动的足球, 球内的气体分子在做无规则热运动的同时, 还共同参与水平地面上的运动。当足球静止在地面上时(如图),其中的气体分子 是否还具有能量呢? 答案 分子仍具有势能和动能。 探究归纳 1.
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