高中物理第七章分子动理论第五节内能课堂探究学案新人教版选修3-315页

第五节 内能
课堂探究
探究一分子动能
问题导引
1．在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子动
能的平均值？
提示：物体内分子是大量的，各个分子的速度大小不同，方向不一。因此，每个分子的
动能大小不同，并且还在不断地改变。由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个
分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能。
2．温度与分子平均动能的关系是怎样的？同一温度下，不同物质(如：空气、水、铁块、
木头等)分子的平均动能都相同吗？
提示：分子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大小的标志，在
相同的温度下，各种物质分子的平均动能都相同。
3．物体内分子热运动的总动能由哪两个因素决定？
提示：物体内分子运动的总动能等于所有分子热运动的动能之和。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。
名师精讲
1．单个分子的动能
(1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零。
(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同，并且时刻在变化。
(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义。
2．分子的平均动能
分子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，这是温度的微
观含义。宏观上物体的冷热程度是微观上大量分子热运动的集体表现。温度越高，分子热运
动的平均动能就越大。温度不反映单个分子的特性，两个物体只要温度相同，它们的分子平
均动能就相同，但是它们单个分子动能不一定相同，温度高的物体内部也存在着动能很小的
分子；物质种类不同的物体，如果温度相同，它们分子的平均动能就相同，但它们的平均速
率不同，因为分子质量不同。
3．分子的总动能
物体内分子运动的总动能是所有分子热运动的动能总和。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。
【例题 1】 当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是(  )
A．两种气体分子的平均动能相等
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
解析：因为温度是分子平均动能的标志，所以 A项正确。因为氢气和氧气的分子质量不
同，平均动能又相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由 Ek＝ 可得，分子质量大的
平均速率小，故 B项正确，D项错误。虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的
质量不清楚，即分子数目关系不清楚，故 C项错误。
答案：AB
题后反思温度是物体分子平均动能大小的唯一标志，因此温度相同的所有物体的分子平
均动能都相等，但温度并不是分子平均速率的标志，所以即使温度相同，分子平均速率也不
一定相同。
探究二分子势能
问题导引
1．为什么说分子组成的系统具有分子势能？分子势能的大小由什么因素决定？
提示：如果宏观物体之间存在着引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，分子之间存
在着分子力，因此分子组成的系统具有分子势能。分子势能的大小由分子间的相互位置决定。
2．分子势能为零和分子势能最小的含义相同吗？
提示：分子势能为零和分子势能最小的含义不同，前者与选择的零势能点有关，一般选
无穷远处为分子势能的零点，而后者的位置是确定的，在 r＝r0处。可见，如果选 r＝r0处
为分子势能的零点，这两者的位置是相同的。
名师精讲
1．分子势能的变化规律及判断依据
分子力做正功，分子势能减小，分子力做了多少正功，分子势能就减小多少；分子力做
负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少。
(1)r>r0时，r增大，分子势能增大，反之，减小。
(2)r (3)r→∞时，分子势能为零；r＝r0时，分子势能最小。
2．分子势能的“弹簧—小球”模型
分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧，弹簧为原长相当于分子间的距离为 r0。弹
簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加。
3．分子势能曲线
分子势能曲线如图所示，规定无穷远处分子势能为零。分子间距离从无穷远逐渐减小至
r0以前的过...