資源簡介

1.4分子動能和分子勢能學(xué)案
一學(xué)科核心素養(yǎng)
物理觀念∶通過類比宏觀物體的動能、勢能，得出分子動能、分子平均動能、分子勢能、內(nèi)能的概念。
科學(xué)思維∶分析理解分子平均動能隨溫度的變化關(guān)系，分子勢能和分子間距離的關(guān)系，內(nèi)能及決定因素。
科學(xué)探究：運(yùn)用彈簧連接兩小球模擬分子，探究分子勢能的大小。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶學(xué)習(xí)好影響內(nèi)能的因素，培養(yǎng)學(xué)生能夠通過宏觀與微觀兩種方面來看物理問題的思想。
二學(xué)習(xí)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：分子動能，分子勢能，物體內(nèi)能。
難點(diǎn)：分子熱運(yùn)動的平均動能與溫度的關(guān)系，分子間距和分子勢能的關(guān)系以及影響內(nèi)能的因素。
三課前預(yù)習(xí)
1．在物理學(xué)中，研究微觀物理問題可以借鑒宏觀的物理模型，可使問題變得更加形象生動。彈簧的彈力和彈性勢能變化與分子間的作用力以及分子勢能變化情況有相似之處，因此在學(xué)習(xí)分子力和分子勢能的過程中，我們可以將兩者類比，以便于理解。
（1）質(zhì)量相等的兩個小球用勁度系數(shù)為k，原長為的輕彈簧相連，并置于光滑水平面上?，F(xiàn)給其中一個小球沿著彈簧軸線方向的初速度，整個系統(tǒng)將運(yùn)動起來，可以視為系統(tǒng)中心靜止，兩小球做簡諧運(yùn)動。已知在此后的運(yùn)動過程中彈簧的彈性勢能大小，與彈簧的長度l的關(guān)系如圖所示。
①請說明曲線斜率的含義；_____________；
②已知彈簧最小長度為，則彈簧的最大長度為____________；
（2）假設(shè)兩個質(zhì)量相同的分子只在分子力作用下繞兩者連線的中點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)兩者相距為時，分子的加速度最大，此時兩者之間的分子勢能為，系統(tǒng)的動能與分子勢能之和為E，求出此時兩分子之間的分子作用力大小________________；
2．唐代詩人齊己在詩句中寫道“霏微曉露成珠顆，宛轉(zhuǎn)田田未有風(fēng)?！甭吨槌是蛐问怯捎诒砻鎻埩Φ脑?，在露珠表面的兩分子間的作用力表現(xiàn)為________（選填“引力”或“斥力”）；如果兩水分子之間的距離為時，兩分子間的作用力為零，欲形成如圖所示的露珠，則表面層分子間的距離應(yīng)________（選填“大于”“等于”或“小于”）；在兩分子間的距離從大于開始逐漸減小，直到小于的過程中，兩分子之間的勢能________（選填“逐漸增大”“逐漸減小”“先減小后增大”或“先增大后減小”）。
3．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力總是隨著分子間距離的減小而___________；當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能總是隨分子間距離的增大而__________。
4．分子勢能的決定因素
（1）宏觀上：分子勢能的大小與物體的_______有關(guān)；
（2）微觀上：分子勢能的大小與分子之間的_______有關(guān)。
5．在青藏鐵路的一些路段，路基兩旁各插有一排碗口粗細(xì)、高約2米的棒，我們叫它熱棒．熱棒在路基下還埋有約5米深，整個棒體是中空的，里面封裝有適量液氨。熱棒的工作原理很簡單：當(dāng)路基溫度上升時，液態(tài)的氨受熱發(fā)生________，上升到熱棒的上端，通過散熱片將熱傳導(dǎo)給空氣，氣態(tài)氨由此冷卻________變成了液態(tài)氨，又沉入了棒底。這樣，熱棒就相當(dāng)于一個天然“制冷機(jī)”。這是我國科技工作者為解決“千年凍土”的許多創(chuàng)新和發(fā)明之一。（請?jiān)谖闹袡M線處填上適當(dāng)?shù)奈飸B(tài)變化名稱）
6．如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，時分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，時分子間的作用力表現(xiàn)為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置?，F(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，若規(guī)定無限遠(yuǎn)處分子勢能為零，則乙分子在___________處的動能最大；乙分子從b處運(yùn)動到d處的過程中加速度的變化規(guī)律是___________。
7．如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上。甲分子對乙分子的作用力f與兩分子間距離x的關(guān)系如圖中曲線所示。現(xiàn)把乙分子從a處逐漸向甲分子靠近，則乙分子從a到c過程中，分子間勢能___________；乙分子從c到d過程中，分子間勢能___________。（均選填“增大”“不變”或“減小”）
8．甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)，乙分子位于軸上，甲、乙分子間的作用力與距離間的關(guān)系如圖所示（為平衡距離）。當(dāng)乙分子從軸上處以大小為的初速度沿軸負(fù)方向向甲分子運(yùn)動時，乙分子所受甲分子的引力_________（選填“先增大后減小”“先減小后增大”或“一直增大”），乙分子的分子勢能_________（選填“先增大后減小”“先減小后增大”或“一直減小”）；已知乙分子的質(zhì)量為，取乙分子在處時，分子勢能為零，若只考慮分子力的作用，則該過程中乙分子的最大分子勢能為_________。
四自我檢測
1．下列說法中正確的是（　?。?br/>A．只要溫度相同，任何物體分子的平均動能都相同
B．分子動能指的是由于分子定向運(yùn)動而具有的能
C．10個分子的動能和分子勢能的總和就是這10個分子的內(nèi)能
D．溫度高的物體中的每一個分子的運(yùn)動速率一定大于溫度低的物體中的每一個分子的運(yùn)動速率
2．如圖所示，玻璃瓶A、B中裝有質(zhì)量相等、溫度分別為60 ℃的熱水和 0 ℃的冷水，下列說法正確的是（　?。?br/>A．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以A瓶中水分子的平均動能比B瓶中水分子的平均動能大
B．溫度越高，布朗運(yùn)動越顯著，所以A瓶中水分子的布朗運(yùn)動比B瓶中水分子的布朗運(yùn)動更顯著
C．因質(zhì)量相等，故A瓶中水的內(nèi)能與B瓶中水的內(nèi)能一樣大
D．A瓶中水分子間的平均距離比B瓶中水分子間的平均距離小
3．由于分子間存在著分子力，而分子力做功與路徑無關(guān)，因此分子間存在與其相對距離有關(guān)的分子勢能。如圖所示為分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像，取r趨近于無窮大時Ep為零。通過功能關(guān)系可以從分子勢能的圖像中得到有關(guān)分子力的信息，則下列說法正確的是（　　）
A．圖中r1是平衡位置
B．假設(shè)將兩個分子從它們相距r2時釋放，它們將相互靠近
C．當(dāng)分子間的距離r=r3時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
D．當(dāng)分子間的距離從r3減小到r2時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，且先增大后減小
4．鉆石是首飾和高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為（單位為），摩爾質(zhì)量為M（單位為），阿伏加德羅常數(shù)為。已知1克拉等于克，則（　?。?br/>A．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為
B．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為
C．每個鉆石分子直徑的表達(dá)式為（單位為m）
D．每個鉆石分子直徑的表達(dá)式為（單位為m）
5．對內(nèi)能的理解，下列說法正確的是（　?。?br/>A．系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的
B．溫度高的系統(tǒng)比溫度低的系統(tǒng)的內(nèi)能大
C．不計(jì)分子之間的分子勢能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的內(nèi)能
D．做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但是單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能
6．下列說法中正確的是（　　）
A．物體自由下落時速度增大，所以物體內(nèi)能也增大
B．物體的機(jī)械能為零時，內(nèi)能也為零
C．物體的體積減小，溫度不變時，物體內(nèi)能不一定減小
D．質(zhì)量、溫度、體積都相等的物體的內(nèi)能一定相等
7．如圖所示，玻璃瓶A、B中裝有質(zhì)量相等、溫度分別為60 ℃的熱水和0 ℃的冷水，下列說法正確的是（　?。?br/>A．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以A瓶中水分子的平均動能比B瓶中水分子的平均動能大
B．溫度越高，布朗運(yùn)動越顯著，所以A瓶中水分子的布朗運(yùn)動比B瓶中水分子的布朗運(yùn)動更顯著
C．因質(zhì)量相等，故A瓶中水的內(nèi)能與B瓶中水的內(nèi)能一樣大
D．A瓶中水的體積比B瓶中水的體積小
8．把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平磨光后緊緊壓在一起，幾年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛，鉛中有金，下列關(guān)于產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因正確的是（　　）
A．由于擴(kuò)散現(xiàn)象
B．由于布朗運(yùn)動
C．因?yàn)榉肿娱g存在引力
D．因?yàn)殂U和金之間存在表面張力
9．把一個物體豎直下拋，下列哪種情況是在下落的過程中發(fā)生的（不考慮空氣阻力）（　　）
A．物體的動能增加，分子的平均動能也增加
B．物體的重力勢能減少，分子勢能卻增加
C．物體的機(jī)械能保持不變
D．物體的內(nèi)能增加
10．分子力F隨分子間距離r的變化如圖所示。將兩分子從相距r＝r2處釋放，僅考慮這兩個分子間的作用，下列說法正確的是（　?。?br/>A．從r＝r2到r＝r0分子間引力、斥力都在減小
B．從r＝r2到r＝r1分子力的大小先減小后增大
C．從r＝r2到r＝r0分子勢能先減小后增大
D．從r＝r2到r＝r1分子動能先增大后減小
參考答案：
三課前預(yù)習(xí)
1． 斜率表示彈簧彈力（的大小和方向）
2． 引力 大于 先減小后增大
3． 增大 增大
4． 體積 距離
5． 汽化 液化
6． c 先減小后增大
7． 減小 增大
8． 一直增大 先減小后增大
四自我檢測
1．A
2．A
3．D
4．A
5．A
6．C
7．A
8．A
9．C
10．D
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