分子間的相互作用力

分子間的相互作用力一、教學(xué)目標(biāo)1、 知道分子同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。2、 知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律，知道分子間距離是巾時(shí)分子力為零，知道“的數(shù)量級(jí)。3、 了解在固體、液體、氣體三種不同物質(zhì)狀態(tài)下，分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。4、 通過一些基本物理事實(shí)和實(shí)驗(yàn)推理得出分子之間有引力，同時(shí)有斥力。這種以事實(shí)和實(shí)驗(yàn)為依據(jù)求出新的結(jié)論的思維過程，就是邏輯推理。通過學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)的分析重點(diǎn)內(nèi)容有兩個(gè)，一是通過分子之間存在間隙和分子之間有引力和斥力的一些演示實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，推理論證出分子之間存在著引力和斥力；二是分子間的引力和斥力都隨分子間距離的變化而變化，而分子力是引力和斥力的合力，能正確理解分子間作用力與距離關(guān)系的曲線的物理意義。難點(diǎn)是形象化理解分子間作用力跟分子間距離關(guān)系的曲線的物理意義。三、 教具演示分子間有間隙的實(shí)驗(yàn)。約lm長的，外徑約lcm的玻璃管，各約20?30ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮塞。長15cm的U形玻璃管、架臺(tái)、橡皮塞、紅墨水。演示分子間存在引力的實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)圓柱形鉛塊（端面刮光、平滑）、支架、鉤碼若干。用細(xì)線捆住的平板玻璃、直徑20cm的盛水玻璃槽、彈簧秤。圖片：分子力隨分子間距離變化的曲線和兩個(gè)分子距離在r=“，r〉巾，r〈“時(shí)分子力的示意圖。四、 教學(xué)過程（一）引入新課分子動(dòng)理論是在堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的。我們通過單分子油膜實(shí)驗(yàn)、離子顯微鏡觀察鎢原子的分布等實(shí)驗(yàn)，知道物質(zhì)是由很小的分子組成的，分子大小在山m數(shù)量級(jí)。我們又通過擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)知道了分子是永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的。分子動(dòng)理論還告訴我們分子之間有相互作用力，這結(jié)論的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是什么?分子間相互作用力有什么特點(diǎn)?這是今天要學(xué)習(xí)的問題。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1?已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析、推理得出分子之間存在著引力，（1）演示實(shí)驗(yàn)：長玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。U形管兩臂內(nèi)盛有一定量的水（不注滿水），將右管端橡皮塞堵住，左管繼續(xù)注入水，右管水面上的空氣被壓縮。提問學(xué)生：這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？總結(jié)歸納學(xué)生的回答：上述實(shí)驗(yàn)可以說明氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙的。鋼鐵這樣堅(jiān)固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁溢出。布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也說明分子間有空隙，否則分子便不能運(yùn)動(dòng)了。

前面第一節(jié)討論分子的大小時(shí)，認(rèn)為固體和液體分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，那只是估算分子直徑的數(shù)量級(jí)而做的設(shè)想，實(shí)際上分子大小比估算值要小，中間存在著空隙，但數(shù)量級(jí)還是正確的?！矫娣肿娱g有空隙，另一方面，固體、液體內(nèi)大量分子卻能聚集在一起形成固定的形狀或固定的體積，這出分子之間一定存在著相互吸引力。 1L卄出分子之間一定存在著相互吸引力。 1L卄r(nJ演示實(shí)驗(yàn):兩個(gè)圓柱體形鉛塊，當(dāng)把端面刮平后，讓它們端面緊壓在一起，合起來后，它們不分開，而且懸掛起來后，下面還可以吊起一定量的重物。物體時(shí)，為什么不易拉斷物亂物體時(shí)，為什么不易拉斷物亂以上所有實(shí)驗(yàn)事實(shí)都說明分子之間存在著相互吸引力。根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，推理得出分子之間還存在著斥力。提問學(xué)生：由哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，判斷得出分子之間有斥力？綜合學(xué)生的回答，總結(jié)出：固體和液體很難被壓縮，即使氣體壓縮到了一定程度后再壓縮也是很困難的；用力壓縮固體(或液體、氣體)時(shí)，物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的彈力。這些事實(shí)都是分子之間存在斥力的表現(xiàn)。運(yùn)用反證法推理，如果分子之間只存在著引力，分子之間又存在著空隙，那么物體內(nèi)部分子都吸引到一起，造成所有物體都是很緊密的物質(zhì)。但事實(shí)不是這樣的，說明必然還有斥力存在著。分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。⑴經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。但是分子間斥力隨分子間距離加大而減小得更快些，如圖1中兩條虛線所示。由于分子間同時(shí)存在引力和斥力，兩種力的合力又叫做分子力。在圖1圖象中實(shí)線曲線表示引力和斥力的合力(即分子力)隨距離變化的情況。當(dāng)兩個(gè)分子間距在圖象橫坐標(biāo)*距離時(shí)，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，4的數(shù)量級(jí)為山m,相當(dāng)于o位置叫做平衡位置。分子間距離當(dāng)r〈“時(shí)，分子間引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力增加得更快,因此分子間作用力表現(xiàn)為斥力。展示幻燈片圖2。當(dāng)r〉必時(shí)，引力和斥力都隨距離的增大而減小，但是斥力減小的更快，因而分子間的作用力表現(xiàn)為引力，但它也隨距離增大而迅速減小，當(dāng)分子距離的數(shù)量級(jí)大于Mm時(shí)，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)了。在圖2中表示分子間距離r不同的三種情況下，分子間引力斥力大小的情況。4?固體、液體和氣體的分子運(yùn)動(dòng)情況。分子動(dòng)理論告訴我們物體中的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它們之間又存在著相互作用力。分子力的作用要使分子聚集起來，而分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)又要使它們分散開來。由于這兩種相反因素的作用結(jié)果，有固體、液體和氣體三種不同的物質(zhì)狀態(tài)。提問學(xué)生：固體與液體、氣體比較有什么特征？總結(jié)學(xué)生回答的結(jié)果，說明固體為什么有一定的形狀和體積呢?因?yàn)樵诠腆w中，分子間距離較近，數(shù)量級(jí)在山m,分子之間作用很大，絕大部分分子只能在各自平衡位置附近做無規(guī)則的振動(dòng)。

液體分子運(yùn)動(dòng)情況。固體受熱溫度升高，最終熔化為液體，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)來說，其體積增加10%，也就是說分子之間距離大約增加3%。因此，液體分子之間作用力很接近固體情況，分子間有較強(qiáng)的作用力，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在平衡位置附近振動(dòng)。但由于分子間距離有所增加，使分子也存在移動(dòng)性，所以液體在宏觀上有一定的體積，而又有流動(dòng)性，沒有固定的形狀。 nn|-i液體汽化時(shí)體積擴(kuò)大為原來的1000倍，說明分子間距離約增加為原來^1UUU，即10倍。因此氣體分子間距離數(shù)量級(jí)在山m，分子間除碰撞時(shí)有相互作用力外，彼此之間一般幾乎沒有分子作用力，分子在兩次碰撞之間是自由移動(dòng)的。所以氣體在宏觀上表現(xiàn)出沒有一定的體積形狀，可以充滿任何一種容器。五、課堂小結(jié)前面三課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是對(duì)初中物理已學(xué)過的分子動(dòng)理論的加深和擴(kuò)展?？偨Y(jié)起來，分子動(dòng)理論內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子做永不停息的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著引力和斥力。分子動(dòng)理論是建立在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上的，這理論是解釋、分析熱現(xiàn)象的基本理論。通過實(shí)驗(yàn)知道分子之間存在著引力和斥力，而且知道分子間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減少，尤其斥力隨距離增大減小得更快。由于分子間的斥力和引力同時(shí)存在,每個(gè)分子受到引力和斥力的合力大小及方向隨分子間距離大小而改變。其中分子間距離在山m的數(shù)量級(jí)有一個(gè)平衡位置(^),此位置下，斥力與引力的合力為零。當(dāng)分子間距離大于“引力顯著，當(dāng)分子間距離小于“斥力顯著。分子間距離接近1°m時(shí)，分子間作用力將微小到可忽略的程度。固體、液體、氣體三種狀態(tài)的分子之間距離不同，分子之間作用力的變化也由大到小至幾乎不計(jì)。造成固、液、氣三種物質(zhì)狀態(tài)的特性不同。課堂練習(xí)：1.用分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋下列現(xiàn)象：灑在屋里的一點(diǎn)香水，很快就會(huì)在屋里的其他地方被聞到。水和酒精混合后，總體積減小。高壓下的油會(huì)透過鋼壁滲出。溫度升高，布朗運(yùn)動(dòng)及擴(kuò)散現(xiàn)象加劇。固體不容易被壓縮和拉伸。圖32?把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面(如圖3)。如果你想使玻璃板離開水面，用手向上拉橡皮筋，