Question

试讨论物体的动能与物体内分子热运动平均动能之间、重力势能与分子势能之间的关系．

Answer 1

物体的动能与物体内分子热运动的平均动能是两种不同形式的能量．物体的动能是描述物体因为宏观机械运动而具有的能量，取决于物体的质量和宏观运动速率，该速率通常以地面为参考系；而分子热运动的平均动能是描述物体内部分子由于热运动而具有的能量，温度是这种能量的唯一标志，也就是说，温度越高，表明分子热运动的平均动能越大，描述分子热运动平均动能的参考系是物体本身，因此，不管物体有没有宏观的机械运动速度(动能)，其分子的热运动总是存在的．可以说，分子热运动的平均动能与物体的动能之间并无直接关系．然而，在一定条件下，两者可以相互转化．比如，以一定的初速度在粗糙水平面上运动的物体，通过摩擦力做功，物体的动能不断地向分子热运动平均动能转化．
　　同理，重力势能属于机械能范畴，是由物体与地球之间的相互作用和相对位置决定的能量；分子势能属于内能范畴，其大小由分子间的相互作用和相对位置决定．可见，两者在大小上无丝毫关系．然而，两者均是通过保守力做功来定义的势能，即无论是重力势能的变化还是分子势能的变化，均与变化的具体过程(路径)无关，而只决定于物体(分子)的初末位置．

物体的动能与物体内分子热运动的平均动能是两种不同形式的能量．物体的动能是描述物体因为宏观机械运动而具有的能量，取决于物体的质量和宏观运动速率，该速率通常以地面为参考系；而分子热运动的平均动能是描述物体内部分子由于热运动而具有的能量，温度是这种能量的唯一标志，也就是说，温度越高，表明分子热运动的平均动能越大，描述分子热运动平均动能的参考系是物体本身，因此，不管物体有没有宏观的机械运动速度(动能)，其分子的热运动总是存在的．可以说，分子热运动的平均动能与物体的动能之间并无直接关系．然而，在一定条件下，两者可以相互转化．比如，以一定的初速度在粗糙水平面上运动的物体，通过摩擦力做功，物体的动能不断地向分子热运动平均动能转化．
　　同理，重力势能属于机械能范畴，是由物体与地球之间的相互作用和相对位置决定的能量；分子势能属于内能范畴，其大小由分子间的相互作用和相对位置决定．可见，两者在大小上无丝毫关系．然而，两者均是通过保守力做功来定义的势能，即无论是重力势能的变化还是分子势能的变化，均与变化的具体过程(路径)无关，而只决定于物体(分子)的初末位置．
　　思路点拨：物体的动能和重力势能均是机械能的组成部分，是宏观物体由于机械运动和地球的约束而具有的能量，而分子热运动的平均动能和分子势能则均是内能的组成部分，由分子的热运动和分子间的相互作用决定．
　　小结：(1)作为宏观物体的两种不同形式的能量——内能和机械能之间在产生形式和大小的决定因素上没有丝毫关联，只有通过做功这样一个物理过程，才将二者联系起来，使它们之间发生相互转化．可见，功是不同形式能量间相互转化的桥梁，也是将微观世界(分子热运动平均动能、分子势能)与宏观世界(机械能)联系起来的纽带．
　　(2)对不同物理量(或物理概念)进行比较，应抓住其本质的东西，而不是表面上的相同字眼，即抓住其产生根源和决定因素．