《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》1.4分子动能和分子势能

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第一章分子动理论

第4节分子动能和分子势能

一、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．

3．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．

4、对分子动能的理解

（1）．单个分子的动能

由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的

动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义．

（2）．分子的平均动能

①温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每

个分子的动能都增大，有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分

子动能的总和随温度的升高而增加．

②分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，分子的平均动

能就相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率一般不同．

二、分子势能

1．定义：分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能．

2．分子势能的决定因素

(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．

(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关．

3、对分子势能的深化理解

1．分子势能的变化与分子间距离的关系

分子势能是由分子间的相对位置决定的．当分子间的距离发生变化时，分子力要做功．当分子力做正功时，

分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．由分子间的作用力 F与分子间的距离 r之间的关系(如

图1所示)可知(取r→∞时分子势能为零)：

(1)当r≫r0(r0表示两分子间的平衡距离，下同)时，分子间的作用力小到可忽略不计，可以认为分子间没有

相互作用力，这时的分子势能为零(没有分子势能)．

(2)当r>r0时，分子力表现为引力．当 r增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大．

(3)当r<r0时，分子力表现为斥力．当 r减小时，分子力做负功，分子势能增大，因此分子势能随分子间距

离的减小而增大．

(4)当r＝r0时，分子力表现为零．当 r增大时，分子力做负功，分子势能增大；当 r减小时，分子力做负功，

分子势能增大，因此 r＝r0时分子势能最小．

分子势能与分子间的距离的关系如图 2所示．

三、内能

1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．

2．决定因素：物体所含的分子总数由物质的量决定，分子的热运动平均动能由温度决定，分子势能与物

体的体积有关，故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．

4．对内能的深化理解

（1）．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所组成的，所以任何物体都具有

内能．

（2）．物体的内能与机械能的区别和联系

①物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能．内能和机械能是两种不同形式的能量．

②内能是物体内所有分子热运动的动能和分子间的相对位置决定的势能的总和，而不是分子定向移动的

动能，它与物体的温度、体积等因素有关，物体的内能跟物体的机械运动状态无关；而机械能是物体的动

能及重力势能和弹性势能的总和，它是对宏观物体来说的．(3)物体具有内能的同时又可以具有机械能．当

物体的机械能增加时，内能不一定增加，但机械能与内能之间可以相互转化．

【例题 1】下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是(　　)

A．某物体的温度是 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，分子平均动能增加

D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高

【答案】　C

【解析】　某种气体温度是 0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，A错误；

当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，B错，C对；物体的运

动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高，

D错．

借题发挥　(1)虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 ℃)时物体中分子的平均动能却不为零．

(2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念．

【例题 2】甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直

到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是(　　)

A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小

C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大

【答案】　D

【解析】　r>r0时，靠近时引力做正功，Ep减小；r<r0时，靠近时斥力做负功，Ep增大．

借题发挥　(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．

【例题 3】下列说法正确的是(　　)

A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变

B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大

C．A、B两物体接触时有热量从物体 A传到物体 B，这说明物体 A的内能大于物体 B的内能

D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同

【答案】　D

【解析】　铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量，所以内能增加，故 A错；两物体温度相同，内能可能不

同，分子的平均动能相同，但由 k＝m2知，平均速率可能不同，故 D对；有热量从 A传到 B，只说明 A的

温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故 C错；机械运动的速度增大，动能增加，

与分子热运动的平均动能无关系，内能也不一定增加，故 B错．

1．从微观的角度来看，一杯水是由大量水分子组成的，下列说法正确的是(　　)

A．当这杯水静止时，水分子也处于静止状态

B．每个水分子都在运动，且速度大小相等

C．水的温度越高，水分子的平均动能越大

D．这些水分子的动能总和就是这杯水的内能

2．(多选)下列关于分子动能的说法正确的是(　　)

A．物体的温度升高，每个分子的动能都增加

B．物体的温度升高，分子的平均动能增加

C．如果分子的质量为 m，平均速率为 v，则平均动能为 mv2

D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比

3．在两个分子间的距离由 r0(平衡位置)变为 10r0的过程中，关于分子间的作用力 F和分子间的势能 Ep的说

法中，正确的是(　　)

A．F不断减小，Ep不断减小

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