2024-2025學年高中物理第七章分子動理論3分子間的作用力學案新人教版選修3-3

PAGE9-分子間的作用力一、分子間有空隙1．氣體很簡單被壓縮，表明氣體分子間有很大的空隙．2．水和酒精混合后總體積削減，說明液體分子之間有空隙．3．壓在一起的金片和鉛片的分子能擴散到對方的內部，說明固體分子之間有空隙．二、分子間的相互作用1．分子間同時存在著相互作用的引力和斥力；分子力是分子間引力和斥力的合力．2．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力變更得快．3．當固體不被壓縮和拉伸時，分子間距離r＝r0；當固體被壓縮時r<r0，作用力的合力表現為斥力；當固體被拉伸時r>r0，作用力的合力表現為引力．4．當物體被拉伸到r≥10r0時，F引和F斥都快速減為零，分子力為零．蹦極，也叫機索跳，是近來新興的一項特別刺激的戶外休閑活動．跳動者站在約40米以上(相當于10層樓)高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上，把一端固定的一根長長的橡皮條綁在踝關節(jié)處然后兩臂伸開，雙腿并攏，頭朝下跳下去．綁在跳動者踝部的橡皮條很長，足以使跳動者在空中享受幾秒鐘的“自由落體”．它能讓人體驗到最驚險、最刺激的感覺．蹦極所用的繩索具有很強的彈性，那么你知道繩索的彈性來源于哪里嗎？提示：繩索良好的彈性來源于分子間的作用力，當繩索處于拉伸狀態(tài)時，分子間距離也被拉大，大量分子間的作用力表現為引力，其宏觀表現即為繩索產生的彈力，能夠產生的彈力越大，繩索的彈性越好．三、分子動理論1．分子動理論的主要內容：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則運動，分子之間存在著引力和斥力．2．統(tǒng)計規(guī)律：單個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子卻有肯定的規(guī)律，這種規(guī)律叫做統(tǒng)計規(guī)律．大量分子的集體行為受到統(tǒng)計規(guī)律的支配．考點一對分子力的理解1．分子力：在任何狀況下，分子間總是同時存在著引力和斥力，而實際表現出來的是分子力，分子力是分子引力和斥力的合力．2．分子力與分子間距離變更的關系(1)平衡位置：分子間距離r＝r0時，引力與斥力大小相等，分子力為零．分子間距離等于r0(數量級為10－10m(2)分子間的引力和斥力隨分子間距離r的變更關系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，但斥力減小得更快．F隨r變更的關系如圖①當r<r0時，合力隨距離的增大而減?。虎诋攔>r0時，合力隨距離的增大先增大后減小；③當r>10r0時，F引和F斥都特別微弱，可以認為分子間無相互作用力(F＝0)．

3.分子力模型：如圖所示，用兩個小球中間連有一個彈簧的模型來比方分子及其間的分子力：小球代表分子，彈簧的彈力代表分子斥力和引力的合力.【例1】(多選)兩個分子從靠近得不能再近的位置起先，使二者之間的距離漸漸增大，直到大于分子直徑的10倍以上，這一過程中關于分子間的相互作用力的下述說法中正確的是()A．分子間的引力和斥力都在減小B．分子間的斥力在減小，引力在增大C．分子間相互作用的合力在漸漸減小D．分子間相互作用的合力，先減小后增大，再減小到零推斷分子力與分子間距離變更的關系時要明確：分子間的引力和斥力是同時存在的，且它們隨分子間距離的變更同時增大或減小，而分子間作用力的合力隨距離的變更如何變更要看在哪個范圍內．【解析】分子間同時存在著引力和斥力，當距離增大時，二者都在減小，只是斥力減小得比引力快，當分子間距離r<r0時，分子間的斥力大于引力，因而表現為斥力；當r>r0時，分子間的斥力小于引力，因而表現為引力；當r＝r0時，合力為零；當r≥10r0時，分子間的相互作用力可視為零，所以分子力的變更是先減小后增大，再減小到零，故A、D項正確．【答案】AD總結提能(1)當r＝r0時，F合＝0，說明分子力表現為零，此時F引＝F斥，并非沒有F引、F斥．(2)F合為斥力，說明分子力表現為斥力，此時F斥>F引，并非不受引力．(3)F合為引力，說明分子力表現為引力，也不是說只有引力而沒有斥力．(多選)如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關系圖象如圖．現把乙分子從r3處由靜止釋放，則(AC)A．乙分子從r3到r1始終加速B．乙分子從r3到r2過程中呈現引力，從r2到r1過程中呈現斥力C．乙分子從r3到r1過程中，兩分子間的分子力先增大后減小D．乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先減小后增大解析：乙分子從r3到r1始終受甲分子的引力作用，且分子間作用力先增大后減小，故乙分子做加速運動，A、C正確；乙分子從r3到r1過程中始終呈現引力，B錯誤；乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先增大后減小再增大，D錯誤．考點二統(tǒng)計規(guī)律及分子間相互作用的宏觀表現1．統(tǒng)計規(guī)律：對大量的偶然事務整體起作用的規(guī)律．統(tǒng)計規(guī)律表現這些偶然事務整體和必定的聯系，而個別事務的特征和偶然聯系已經不是重點了．2．分子間有相互作用的宏觀表現(1)當外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現為引力，以抗拒外界對它的拉伸．(2)當外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現為斥力，以抗拒外界對它的壓縮．(3)大量的分子能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在引力．固體有肯定的形態(tài)，液體有肯定的體積，而固體、液體分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時存在著斥力．3．固體、液體、氣體分子力的特點：分子間的距離不同，分子間的作用力表現也就不一樣．(1)固體：固體分子間的距離小，分子之間的作用力表現明顯，其分子只能在平衡位置旁邊做范圍很小的無規(guī)則振動．因此，固體不但具有肯定的體積，還具有肯定的形態(tài)．(2)液體：液體分子間的距離也很小，液體分子可以在平衡位置旁邊做無規(guī)則振動，而且液體分子的平衡位置不是固定的，因而液體雖然具有肯定的體積，卻沒有固定的形態(tài)．(3)氣體：氣體分子間距離較大，彼此間的作用力極為微小，可認為氣體分子除了與其他氣體分子或器壁碰撞時有相互作用外，分子力可忽視．所以氣體沒有肯定的體積，也沒有肯定的形態(tài)，總是充溢整個容器．【例2】(多選)下列事例能說明分子間有相互作用力的是()A．金屬塊經過鍛打能變更它原來的形態(tài)而不斷裂B．拉斷一根鋼繩須要用肯定的外力C．食鹽能溶于水而石蠟卻不溶于水D．液體一般很難壓縮當外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現出引力以抗拒外界對它的拉伸；當外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現出斥力以抗拒外界對它的壓縮．【解析】金屬塊鍛打后能變更形態(tài)而不斷裂，說明分子間有引力；拉斷鋼繩須要肯定的外力，也說明分子間有引力；而液體難壓縮說明分子間存在斥力；食鹽能溶于水而石蠟不溶于水是由物質的溶解特性確定的，而不是分子力的作用，故答案為A、B、D.【答案】ABD總結提能物體的形態(tài)或體積變更時，很簡單體現分子力的特性，而像溶解等現象一般不是由于分子力的作用，而是物質的其他性質造成的．“破鏡不能重圓”指的是打碎的鏡片不能把它們拼在一起利用分子力使鏡子復原，你能說明其中的緣由嗎？答案：因為只有當分子間的距離小于10－10m時，分子引力才比較顯著．破裂的玻璃放在一起，由于接觸面的錯落起伏，只有極少數分子能相互接近到距離很小的程度，絕大多數分子彼此間的距離遠大于10－10常見誤區(qū)例析關于分子力與分子間距離的關系的三個相識上的誤區(qū)誤區(qū)1：誤認為分子間距離增大時，分子引力增大，分子斥力減小產生誤區(qū)的緣由是沒有認清分子引力和分子斥力與分子間距離的關系，當分子間距離增大時，分子引力和分子斥力都將減小，只是分子斥力隨分子間距離的增大比分子引力減小得快．誤區(qū)2：誤認為分子間距離等于r0時，分子處于平衡狀態(tài)這是由于沒有認清“平衡距離”r0和“平衡狀態(tài)”的區(qū)分，分子間距離等于r0時，分子力表現為零，但分子仍在不停地做無規(guī)則的運動．誤區(qū)3：誤認為氣體分子間斥力很大，所以很難壓縮產生這種相識的緣由是在壓縮空氣時，隨著空氣體積的減小，越來越難壓縮，空氣難壓縮的緣由是由于氣體分子對容器壁的碰撞，空氣會產生壓強，并且隨體積的減小，空氣的壓強增大，由于壓強的增大使得氣體越來越難壓縮．【典例】(多選)關于分子間作用力的說法，正確的是()A．分子間同時存在著引力和斥力，實際表現出來的分子力是其合力B．分子間距離增大時，引力和斥力都增加，但斥力比引力增加得快C．分子間距離減小時，引力和斥力都減小，但斥力減小得快D．當分子間距的數量級大于10－9m【解析】通過以下表格進行逐項分析：選項情景與過程分析推斷A分子間的引力和斥力同時存在，分子力指的是它們的合力√B分子間距離增大時，引力和斥力同時減小，但斥力減小得更快一些×C分子間距離減小時，引力和斥力同時增大，但斥力增加得更快一些×D當分子間距離d>10r0＝10－9m√【答案】AD1．表面平滑的太空飛行器在太空中相互摩擦時，很簡單發(fā)生“粘合”現象，這是由于(C)A．摩擦生熱的作用 B．化學反應的作用C．分子力的作用 D．萬有引力的作用解析：當表面平滑的飛行器在太空中相互摩擦時，可以使相互接觸的兩個表面上有很多分子間的距離達到分子力作用的范圍，而發(fā)生“粘合”，因此發(fā)生“粘合”現象的緣由是分子力的作用．2．甲分子固定于坐標原點O，乙分子從遠處由靜止釋放，在分子力作用下靠近甲．圖中b點是引力最大處，d點是分子靠得最近處，則乙分子加速度最大處可能是(D)A．a點B．b點C．c點D．d點解析：a點和c點處分子間的作用力為零，乙分子的加速度為零．從a點到c點分子間的作用力表現為引力，分子間的作用力做正功，速度增加，從c點到d點分子間的作用力表現為斥力，分子間的作用力做負功．由于到d點分子的速度為零，因分子引力做的功與分子斥力做的功相等，即eq\x\to(F)cd·Lcd＝eq\x\to(F)ac·Lac，所以Fd>Fb.故分子在d點加速度最大．正確選項為D.3．下列說法正確的是(D)A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在引力的宏觀表現B．氣體總是很簡單充溢容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現C．兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開，這是分子間存在吸引力的宏觀表現D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現解析：當r<r0，減小r0斥力增大得比引力更快，分子力表現為斥力，所以水的體積很難被壓縮，A錯誤；氣體總是很簡單充溢容器，是分子在不停地做無規(guī)則運動的體現，則B錯誤；兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開，是大氣壓強的作用，C錯誤；用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，是由于分子間存在引力的宏觀表現，D正確．4.(多選)關于分子間相互作用力(如圖所示)的以下說法中，正確的是(CD)A．當分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力B．分子力隨分子間的距離的變更而變更，當r>r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大的快，故分子力表現為引力C．當分子間的距離r<r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表現為斥力D．當分子間的距離r≥10－9m解析：當r＝r0時，引力和斥力同時存在，只是合力為零，A錯；當r>r0時，分子間的引力和斥力都隨距離的增大而減小，但斥力比引力減小的快，當r≥10－9m5．將下列試驗事實與產生的緣由對應起來．A．水與酒精混合體積變小B．固體很難被壓縮C．細繩不易拉斷D．糖