分子势能是什么

1.4分子动能和分子势能基础导学要点一、分子动能1、分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2、单个分子的动能(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能．(2)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可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．3、分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．4．物体内分子的总动能物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．要点二、分子势能1．分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图所示)由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关．3．分子势能的影响因素(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关．(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的．要点三、内能的理解（1）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。

（2）研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能。

（3）物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加。

（4）组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。

要点突破突破一：分子动能与温度的关系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)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能．(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同．【特别提醒】物体温度升高，分子热运动加剧．分子的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大．突破二：影响分子势能大小的因素随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子势能的变化微观上决定于分子间的距离，宏观上与物体的体积有关．1.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，而后者的位置确定在r＝r0处．2．由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关．同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)．例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了．突破三：对物体内能的理解1．内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．2．物体的内能跟物体的机械运动状态无关．3．决定因素(1)在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离；(2)在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积．4．内能与机械能的区别和联系突破四：温度、内能、热量、热能这几个热学概念的区别1．温度：温度的概念在前边已经具体地学过，其高低直接反映了物体内部分子热运动的情况，所以在热学中温度是描述物体热运动状态的基本参量之一．温度是大量分子热运动的集体表现．是含有统计意义的，对于单个分子来说，温度是没有意义的．2．内能：物体内所有分子的动能和势能的总和．内能和机械能是截然不同的，内能是由大量分子的热运动和分子之间相对位置所决定的能量，机械能是物体做机械运动和物体的相对位置及形变所决定的能量，内能和机械能之间可以相互转化．3．热量：是指热传递过程中内能的改变量．热量用来量度热传递过程中内能转移的数量．一个物体的内能是无法测定的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物理量．4．热能：是内能通俗的而不甚确切的说法．典例精析题型一：分子力做功与分子势能的关系例一．（多选）设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子在从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法正确的是(不考虑其他分子的影响)()A．r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B．r＝r0时，动能最大，势能最小C．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．以上说法都不对解析：答案：ABC变式迁移1：（多选）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F＞0时为斥力，F＜0时为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子从a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子从b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析：乙分子由a运动到达c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到达c 时速度达到最大，而后受甲的斥力减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功至c点，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错误．答案：BC题型二：物体的内能及有关因素例二．关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．水分子的内能比冰分子的内能大B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C．一定质量的0 ℃的水结成的0 ℃的冰，内能一定减少D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能解析：因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小．答案：C【反思总结】分析物体内能变化的基本方法有两种：(1)根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三看体积．(2)从能量的观点分析(即根据热力学第一定律)，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越．变式迁移2：（多选）关于质量和温度均相同的一杯水和一个钢球，下列说法正确的是() A．它们的内能一定相等B．它们的分子平均动能一定相等C．它们的分子的平均速率一定相等D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变解析：水和钢球温度相同，分子的平均动能相同，故B对，但水分子、钢球分子质量不同，平均速率不同，C错；水和钢球分子势能不一定相同，内能可能不同，故A错，由于两者温度相等，不会发生热传递现象，所以它们的内能各自保持不变，D对．答案：BD强化训练一、选择题1、有甲、乙两分子，甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在相互间分子力作用下，由远处沿x轴向甲靠近，两分子的分子势能P E与两分子间距离x的关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（）A．乙分子在Q点时处于平衡状态B．乙分子在P点时加速度为0C．乙分子由P到Q的过程中分子力做正功D．乙分子由P到Q过程中分子势能一直减小【答案】B【解析】AB．乙分子在P点时，势能最小，分子引力和斥力相等，合力为零，加速度为零，处于平衡状态，A错误，B正确；CD．乙分子由P到Q的过程中分子力一直做负功，分子势能一直增加，CD错误。

分子势能的定义
分子势能是描述分子内部相互作用的能量。

它是由分子的原子之间的化学键、非共价相互作用以及原子内部能级等因素所决定的。

分子势能可以被视为一种储存在分子结构中的能量形式。

在化学和物理学中，分子势能函数通常通过各个原子之间的位置和相互作用来表示。

这个函数可以描述原子之间的键能、键角变化能、扭转能、静电相互作用等因素。

分子势能函数可以用来预测和解释分子的结构、性质和反应行为。

分子势能的定义可以根据不同的模型和理论而有所不同，如分子力场、量子力学方法等。

这些方法使用不同的数学形式和参数化来描述分子势能。

分子势能是描述分子内部相互作用的能量，它对分子的结构、性质和行为起着关键的作用。

有关高中物理“势能”的概念
有关高中物理“势能”的概念如下：
高中物理中的势能主要涉及重力势能、弹性势能、电势能和分子势能等。

重力势能是由于物体被举高而具有的能量，其大小与物体的质量和高度有关。

弹性势能则是由于物体发生弹性形变而具有的能量，其大小与形变量有关。

电势能是由于电荷在电场中具有的能量，其大小与电荷的电量和电势有关。

分子势能是由于分子间相互作用而具有的能量，其大小与分子间的距离和相互作用力有关。

这些势能都是状态量，又称作位能，不是属于单独物体所具有的，而是相互作用的物体所共有。

势能的引入简化了许多力学问题，如将动能守恒转化为适用条件更广泛的机械能守恒，将动能定理转化为使用更方便的功能原理等。

分子力和分子势能（拓展）分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的 合力 分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的 距离有关：① 当分子间的距离r r o 时（r 。

的数量级为10 10m ，与分子直径相当），分子间的引力和斥力相等, 分子间作用力为零。

② 当分子间距离从r o 增大时，斥力和引力都在减小，但斥力减小得快，分子间作用力表现为引力 ③ 当分子间距离从r o 减小时，斥力和引力都在增大，但斥力增大得快，分子间作用力表现为斥力 ④ 当分子间距离超过它们直径10倍以上，即r 10 9m 时，分子力已非常微弱，通常可忽略不计分子势能是分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的能。

两个分子因它们的相对位置发生变化引发分子力做功，分子势能相应变化。

当分子力做正功时， 分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加。

分子势能是内能的重要组成部分。

分子势能，和重力势能类似，具有相对性，参考面不同时，就会存在正负的问题。

假设两个分子 距离无穷远（超过10倍r 0）时的分子势能为零：① 当两个分子的距离在r 。

时，即分子力达到平衡时，两个分子的势能最小且为负值（因为分子间 的距离从无穷远逐渐靠近到r 0的过程中，分子引力做正功，分子势能从零开始减小，到达 r 0时 分子势能最小且为负值）。

② 当两个分子的距离从r 。

开始减小时，由于要克服分子斥力做功，分子势能增大，而且可以由负 值增大到零并变成正值，并增大到无穷大。

③ 当两个分子的距离从r 0开始增大时，由于要克服分子引力做功，分子势能增大，但增大到零为 止（因为当分子间的距离增大到无穷远时，一般认为分子之间的作用力等于零了，分子势能也 就等于零）。

合力團分力图O恳 Sil t* * 牝J% 石f分子间距 引力与斥力的 关系 为子力 r=EF ；=F ； i 平衡位蚩 斥力CD 引力r>10 rc忽略不计 忽略不计。

什么是势能有哪些不同类型的势能知识点：势能及其不同类型势能是指物体由于其位置或状态而具有的能量，它可以转化为其他形式的能量，如动能。

势能的大小取决于物体的质量、位置以及与其他物体的相互作用。

以下是势能的不同类型：1.重力势能：物体由于其位置在重力场中而具有的能量。

重力势能的大小取决于物体的质量、重力加速度以及物体相对于参考点的高度。

重力势能可以转化为动能，如物体从高处落下时。

2.弹性势能：物体由于其形变而具有的能量。

当物体被拉伸或压缩时，它存储了能量，这种能量称为弹性势能。

弹性势能可以转化为动能，如弹簧枪发射弹丸时。

3.电势能：带电物体由于其位置在电场中而具有的能量。

电势能的大小取决于物体的电荷、电场强度以及物体相对于参考点的电位。

电势能可以转化为动能，如带电粒子在电场中加速时。

4.磁势能：物体由于其位置在磁场中而具有的能量。

磁势能的大小取决于物体的磁矩、磁场强度以及物体相对于参考点的磁位。

磁势能可以转化为动能，如磁铁在磁场中受到力时。

5.分子势能：物体内部由于分子间的相互作用而具有的能量。

分子势能的大小取决于分子的质量、分子间距离以及分子间的相互作用力。

分子势能可以转化为动能，如物体受热时分子运动加剧。

以上是势能的一些基本类型，它们在不同领域和情境中具有重要的应用。

了解势能及其不同类型有助于我们更好地理解自然界中的能量转化和守恒定律。

习题及方法：1.习题：一个质量为2kg的物体从地面上方10m的地方自由落下，求物体落地前的重力势能。

重力势能的计算公式为：PE = mgh其中，m为物体的质量，g为重力加速度（约为9.8m/s²），h为物体的高度。

代入已知数值：g = 9.8m/s²PE = 2kg * 9.8m/s² * 10mPE = 196J答案：物体落地前的重力势能为196焦耳。

2.习题：一个弹簧被拉伸了0.1m，弹簧的劲度系数为100N/m，求弹簧储存的弹性势能。

分子势能分子势能的概念分子势能概念：分子势能是分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的一种势能。

微观领域，我们高中物理研究的分子势能仅仅局限在两个分子间势能问题上。

分子势能与分子间距离关系，是高考物理的常考点。

分子势能与内能分子势能是内能的重要组成部分。

我们先来复习内能的定义：内能是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和。

物体的内能，并不包括这个物体宏观机械运动时的动能、重力势能、弹性势能等。

分子势能与分子力做功分子势能是势能中的一种，与重力做功与重力势能变化关系类似，也满足分子力做功与分子势能变化的关系。

简单来说，就是分子力做正功，分子势能减小；反之增加。

下面，笔者来进一步从分子力做功，的角度分析分子势能的变化情况。

请同学们借助下方图像理解。

（1）当分子间的距离小于r0时，随着分子间距离的减小，表现的是斥力，此过程分子力做负功，分子势能增大；（2）当分子间的距离大于r0时，随着分子间距离的增大，表现的是引力，此过程分子力做负功，分子势能也增大；（3）当分子间的距离等于r0时，分子的势能最小。

这一条，请同学们借助上面两条来理解。

分子势能与分子间距离关系对两个分子而言，其分子势能满足下图曲线（规定无穷远处势能为零势能面）：上式中的r0是分子斥力与引力相等的那一点，或者说这一点两个分子之间斥力、引力的合力为零。

图像所描述的变化关系，与上述分子力做功与分子势能变化关系的分析是一致的。

注意：这张图与分子间距离与分子力关系图相似，却有很大的不同，同学们借助下图来对照理解。

同学们可以借助高中物理选修3-3教材中的弹簧模型来对比理解。

分子势能Ep大小取决于物体的体积和状态。

要注意不能简单地理解分子势能与物体的体积存在正比或反比的关系。

理想气体的分子势能理想气体的分子势能不需要考虑，即认为理想气体的分子势能为零。

理想气体状态方程这篇文章中有详细的介绍。

为何理想气体不需要考虑分子势能呢？还是请同学们借助上面的分子势能与分子间距离图像来理解。