Question

試討論物體的動(dòng)能與物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能之間、重力勢(shì)能與分子勢(shì)能之間的關(guān)系．

Answer 1

物體的動(dòng)能與物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是兩種不同形式的能量．物體的動(dòng)能是描述物體因?yàn)楹暧^機(jī)械運(yùn)動(dòng)而具有的能量，取決于物體的質(zhì)量和宏觀運(yùn)動(dòng)速率，該速率通常以地面為參考系；而分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是描述物體內(nèi)部分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量，溫度是這種能量的唯一標(biāo)志，也就是說(shuō)，溫度越高，表明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，描述分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的參考系是物體本身，因此，不管物體有沒(méi)有宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度(動(dòng)能)，其分子的熱運(yùn)動(dòng)總是存在的．可以說(shuō)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與物體的動(dòng)能之間并無(wú)直接關(guān)系．然而，在一定條件下，兩者可以相互轉(zhuǎn)化．比如，以一定的初速度在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的物體，通過(guò)摩擦力做功，物體的動(dòng)能不斷地向分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能轉(zhuǎn)化．

　　同理，重力勢(shì)能屬于機(jī)械能范疇，是由物體與地球之間的相互作用和相對(duì)位置決定的能量；分子勢(shì)能屬于內(nèi)能范疇，其大小由分子間的相互作用和相對(duì)位置決定．可見(jiàn)，兩者在大小上無(wú)絲毫關(guān)系．然而，兩者均是通過(guò)保守力做功來(lái)定義的勢(shì)能，即無(wú)論是重力勢(shì)能的變化還是分子勢(shì)能的變化，均與變化的具體過(guò)程(路徑)無(wú)關(guān)，而只決定于物體(分子)的初末位置．

  

解析:

物體的動(dòng)能與物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是兩種不同形式的能量．物體的動(dòng)能是描述物體因?yàn)楹暧^機(jī)械運(yùn)動(dòng)而具有的能量，取決于物體的質(zhì)量和宏觀運(yùn)動(dòng)速率，該速率通常以地面為參考系；而分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是描述物體內(nèi)部分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量，溫度是這種能量的唯一標(biāo)志，也就是說(shuō)，溫度越高，表明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，描述分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的參考系是物體本身，因此，不管物體有沒(méi)有宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度(動(dòng)能)，其分子的熱運(yùn)動(dòng)總是存在的．可以說(shuō)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與物體的動(dòng)能之間并無(wú)直接關(guān)系．然而，在一定條件下，兩者可以相互轉(zhuǎn)化．比如，以一定的初速度在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的物體，通過(guò)摩擦力做功，物體的動(dòng)能不斷地向分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能轉(zhuǎn)化．

　　同理，重力勢(shì)能屬于機(jī)械能范疇，是由物體與地球之間的相互作用和相對(duì)位置決定的能量；分子勢(shì)能屬于內(nèi)能范疇，其大小由分子間的相互作用和相對(duì)位置決定．可見(jiàn)，兩者在大小上無(wú)絲毫關(guān)系．然而，兩者均是通過(guò)保守力做功來(lái)定義的勢(shì)能，即無(wú)論是重力勢(shì)能的變化還是分子勢(shì)能的變化，均與變化的具體過(guò)程(路徑)無(wú)關(guān)，而只決定于物體(分子)的初末位置．

　　思路點(diǎn)撥：物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能均是機(jī)械能的組成部分，是宏觀物體由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)和地球的約束而具有的能量，而分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能則均是內(nèi)能的組成部分，由分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用決定．

　　小結(jié)：(1)作為宏觀物體的兩種不同形式的能量——內(nèi)能和機(jī)械能之間在產(chǎn)生形式和大小的決定因素上沒(méi)有絲毫關(guān)聯(lián)，只有通過(guò)做功這樣一個(gè)物理過(guò)程，才將二者聯(lián)系起來(lái)，使它們之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化．可見(jiàn)，功是不同形式能量間相互轉(zhuǎn)化的橋梁，也是將微觀世界(分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能、分子勢(shì)能)與宏觀世界(機(jī)械能)聯(lián)系起來(lái)的紐帶．

　　(2)對(duì)不同物理量(或物理概念)進(jìn)行比較，應(yīng)抓住其本質(zhì)的東西，而不是表面上的相同字眼，即抓住其產(chǎn)生根源和決定因素．