1.4分子动能和分子势能 导学案 高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

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1.4分子动能和分子势能 【学习目标】 1．理解分子动能、分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志 2．知道什么是分子势能，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律，理解其与物体的体积有关， 3．知道什么是物体的内能，知道物体的内能与温度和体积有关， 4. 能区别物体的内能和机械能 【开启新探索】 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。分子力也存在碰上相互作用力，那么分子间是否存在势能呢？ 【学习活动1】分子动能、平均动能 为什么说分子也具有动能？ 通过阅读简要说明，为什么不研究分子的动能而研究分子的平均动能呢？ 分子的平均动能和温度间存在着怎样的定性关系？ 4. 结合温度与热运动的关系，说明温度在宏观上和微观上分别有着怎样的意义？ 【学习活动2】分子势能 和重力势能、电势能类似，由于分子间存在着相互作用力，分子组成的系统具有分子势能。由于分子势能的大小由分子间的相对位置决定，那么，分子势能与分子间距有怎样的关系？下面，我们设定如下情景研究：设两个分子相距无穷远，我们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情况？分子势能的大小如何变化?。 通过上述分析，可知在微观上，分子势能的大小由什么因素有关？ 若分子间距增大，你能判定分子势能是如何变化吗？ 宏观上，分子势能的大小与物体的什么因素有关? 【学习活动3】物体的内能 1．阅读课本，说明什么是物体的内能？物体的内能与什么因素有关？ 内能：物体中 分子的 与 的总和，叫做物体的内能。 2．用起重机将货物向上加速吊起，不考虑空气阻力、物体重力的影响，货物的内能是否变化？货物的机械能是否变化？若变化，发生了怎样的变化？ 3. 类似的问题，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。物体宏观的运动或运动的变化，影响物体的内能吗？ 4. 当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量呢？ 内能和机械能是属于不同性质的能量，这两种能量可以相互转化吗？ 【学以致用】 1．下列说法正确的是（ ） A．温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率 B．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能 C．物体的温度越高，分子热运动越剧烈但分子平均动能也可能越小 D．只要温度相同，任何物体的分子平均动能都相等 2． 如果将两个分子看成质点，当这两个分子之间的距离为r0时分子力为零，则分子力F及分子势能Ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是（ ） A. 当r>r0时，随着r变大，F变小，Ep变小 B. 当r >r0时，随着r变大，F变大，Ep变大 C. 当r< r0时，随着r变小，F变大，Ep变小 D. 当r r1时，随分子间距离的增大，分子力做正功 D. 当r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 7． 下图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是(　　) A． 当r等于r1时，分子间势能Ep最小 B． 当r=r2时，分子间的作用力为零 C． 当r=r1时，分子间的作用力为零 D． 在r由r2逐渐增大的过程中，分子间的作用力做负功 8．两分子相距为r，当r稍增大些〔　　〕 A．分子力一定减小，分子势能一定增大 B．分子力一定增大，分子势能一定减小 C．分子力可能增大也可能减小，分子势能一定减小 D．因为不知道r大小，对分子力和分子势能的变化都无法判定 9． 物体的内能是（ ） A. 物体的动能与热能总和 B. 物体内所有分子的动能与势能总和 C. 物体的动能、势能以及物体内分子的动能和势能的总和 D. 物体内所有分子的热运动的动能总和 10． 以下关于分子运动或内能的说法，正确的是（ ） A．布朗运动就是分子的热运动 B．温度相同的条件下，氧气和氢气的分子平均动能相同 C．温度相同的条件下，1mol的铁、铝内能一定相同 D．分子热运动的平均速率就是物体运动速度的大小 11．下列叙述正确的是(　　) A．0 ℃的冰吸收热量后融化为0 ℃的水，分子的平均动能增加 B．0 ℃的冰吸收热量后融化为0 ℃的水，分子的平均动能不变 C．0 ℃的冰吸收热量后融化为0 ℃的水，分子的势能不变 D．0 ℃的冰吸收热量后融化为0 ℃的水，内能不变 在一个密闭容器内有一滴15 ℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15 ℃。它的内能是否发生了变化？为什么？ 在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是28 ℃，晚上铁块的温度是23 ℃。铁块的内能是否发生了变化？为什么？ 有人说：“在高速列车的速度由小变大的过程中，列车上所有物体的动能都在增大，组成这些物体的分子的平均动能也在增大。既然温度是分子平均动能的标志，因此在这个过程中列车上物体的温度是在升高的，只是升高得并不大，我们感觉不到而已。”你说对吗？为什么？ 有人说：“当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，这就导致物体的内能增大，我们举起物体所做的功，就等于物体内能的增加量。”你说对吗？为什么？