選修3-3（高中物理舊教材同步講義）第7章 3分子間的作用力同步講義

3分子間的作用力[學科素養(yǎng)與目標要求]物理觀念：1.知道分子間存在空隙.2.知道分子間同時存在著引力和斥力，分子力是引力與斥力的合力.3.知道分子間的作用力隨分子間距離的變化規(guī)律.4.了解分子動理論的內(nèi)容及意義．科學思維：能根據(jù)分子力與分子間距離的關系圖象判斷分子引力、分子斥力、分子力的變化，并會利用該關系解釋有關現(xiàn)象．科學探究：通過演示實驗，認識分子間存在著空隙和相互作用力．一、分子間作用力1．分子間有空隙(1)氣體分子的空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙．(2)液體分子間的空隙：水和酒精混合后總體積會減小，說明液體分子之間存在著空隙．(3)固體分子間的空隙：壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能擴散到對方的內(nèi)部，說明固體分子之間也存在著空隙．2．分子間的作用力(1)分子間同時存在著相互作用的引力和斥力．分子間實際表現(xiàn)出的作用力是引力和斥力的合力．(2)分子間作用力與分子間距離變化的關系，如圖1所示．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．但斥力比引力變化得快．圖1(3)分子間作用力與分子間距離的關系．①當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，此時分子所受合力為零．②當r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，作用力的合力表現(xiàn)為斥力．③當r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，作用力的合力表現(xiàn)為引力．④當r＞10r0(即大于10－9m)時，分子間的作用力變得很微弱，可忽略不計．二、分子動理論1．分子動理論(1)分子動理論：把物質(zhì)的熱學性質(zhì)和規(guī)律看做微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)而建立的理論．(2)內(nèi)容：①物體是由大量分子組成的．②分子在做永不停息的無規(guī)則運動．③分子之間存在著引力和斥力．2．統(tǒng)計規(guī)律：由大量偶然事件的整體所表現(xiàn)出來的規(guī)律．(1)微觀方面：單個分子的運動是無規(guī)則(選填“有規(guī)則”或“無規(guī)則”)的，具有偶然性．(2)宏觀方面：大量分子的運動表現(xiàn)出規(guī)律性，受統(tǒng)計規(guī)律的支配．1．判斷下列說法的正誤．(1)分子間距離較小時只存在斥力，距離較大時只存在引力．(×)(2)分子間的引力隨分子間距離的增大而增大，而斥力隨分子間距離的增大而減?。?×)(3)當分子間的距離達到無窮遠時，分子力為零．(√)(4)打濕了的兩張紙很難分開是因為分子間存在引力．(√)(5)玻璃打碎后，不能把它們再拼在一起，是因為玻璃分子間的斥力比引力大．(×)2．將下列實驗事實與其產(chǎn)生的原因?qū)饋恚畬嶒炇聦嵱幸韵挛鍌€：A．水與酒精混合后體積變小B．固體很難被壓縮C．細繩不易被拉斷D．糖在熱水中溶解得快E．冰凍食品也會變干其產(chǎn)生的原因如下：a．固體分子也在不停地運動b．分子運動的激烈程度與溫度有關c．分子之間存在著空隙d．分子間存在著引力e．分子間存在著斥力與A、B、C、D、E五個實驗事實相對應的原因分別是①________，②________，③________，④________，⑤________(在橫線上分別填上與實驗事實相對應的原因前的字母代號)．答案①c②e③d④b⑤a

一、分子間作用力(1)如圖所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在彈簧測力計下面，使玻璃板水平地接觸水面，若想使玻璃板離開水面，在拉出玻璃板時，彈簧測力計的示數(shù)與玻璃板的重力相等嗎？為什么？(2)既然分子間存在引力，當兩個物體緊靠在一起時，為什么分子引力沒有把它們粘在一起？(3)無論容器多大，氣體有多少，氣體分子總能夠充滿整個容器，是分子斥力作用的結(jié)果嗎？答案(1)不相等；因為玻璃板和液面之間有分子引力，所以在使玻璃板離開水面時彈簧測力計的示數(shù)要大于玻璃板的重力．(2)雖然兩物體靠得很緊，但絕大部分分子間距離仍很大，達不到分子引力起作用的距離，所以不會粘在一起．(3)氣體分子之間的距離r＞10r0時，分子間的作用力很微弱，可忽略不計．所以氣體分子能充滿整個容器，并不是分子斥力作用的結(jié)果，而是分子的無規(guī)則運動造成的．1．對分子力的理解分子力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時存在的．2．對分子力與分子間距離變化關系的理解(1)r0的意義分子間距離r＝r0時，引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數(shù)量級為10－10m)的位置叫平衡位置．(2)分子間的引力、斥力和分子力隨分子間距離變化的圖象如圖2所示．圖2①分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減?。诋攔<r0時，分子力隨分子間距離的增大而減?。划攔>r0時，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小．3．分子力彈簧模型：當分子間的距離在r0附近時，它們之間的作用力的合力有些像彈簧連接著的兩個小球間的作用力：拉伸時表現(xiàn)為引力，壓縮時表現(xiàn)為斥力．4．分子力做功由于分子間存在著分子力，所以當分子間距離發(fā)生變化時，分子力做功．①當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，當r增大時，分子力做負功；當r減小時，分子力做正功．②當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當r減小時，分子力做負功；當r增大時，分子力做正功．例1當兩個分子間的距離為r0時，正好處于平衡狀態(tài)，下列關于分子間作用力與分子間距離的關系的說法正確的是()A．當分子間的距離r<r0時，它們之間只有斥力作用B．當分子間的距離r＝r0時，分子處于平衡狀態(tài)，分子不受力C．當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都在減小，且斥力比引力減小得快D．當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間相互作用力的合力在逐漸減小答案C解析分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的，當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，每個分子所受的合力為零，并非不受力；當r<r0，F(xiàn)斥>F引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯誤．當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大再減小，故C正確，D錯誤．例2(多選)甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間分子力與分子間距離關系圖象如圖3所示．現(xiàn)把乙分子從r3處由靜止釋放，則()圖3A．乙分子從r3到r1一直加速B．乙分子從r3到r2過程中兩分子間的分子力表現(xiàn)為引力，從r2到r1過程中兩分子間的分子力表現(xiàn)為斥力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做正功后做負功答案ACD解析乙分子從r3到r1過程中兩分子間的分子力一直表現(xiàn)為引力且分子力先增大后減小，故乙分子做加速運動，A、C正確，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是引力，后是斥力，則分子力先做正功，后做負功，D正確．二、分子動理論分子力的宏觀表現(xiàn)1．分子力的宏觀表現(xiàn)(1)當外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為引力，以抗拒外力對它的拉伸；當外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為斥力，以抗拒外力對它的壓縮．(2)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．固體有一定形狀和體積，液體有一定體積，而固、液分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時存在著斥力．2．用分子動理論解釋固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)分子間距離不同，分子間的作用力表現(xiàn)也就不一樣，物體的狀態(tài)特征也不相同.物態(tài)分子特點宏觀表現(xiàn)固態(tài)①分子間的距離?、谧饔昧γ黠@③分子只能在平衡位置附近做無規(guī)則的運動①體積一定②形狀一定液態(tài)①分子間距離小②作用力明顯③平衡位置不固定，可以較大范圍做無規(guī)則運動①有一定體積②無固定形狀氣態(tài)①分子間距離較大②分子力極為微小，可忽略③分子可以自由運動①無固定體積②無形狀③充滿整個容器例3(多選)下列說法正確的是()A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)B．氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)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，這就是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這就是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)答案AD解析水很難被壓縮說明分子間存在一定的斥力，故A正確．氣體總是很容易充滿容器是分子熱運動的結(jié)果，而不是分子間斥力的宏觀表現(xiàn)，故B錯誤．當馬德堡半球中空氣被抽出后，在外部大氣壓強作用下，球很難被拉開，故C錯誤．拉伸物體需要力說明分子之間存在引力，故D正確．外力作用下三種狀態(tài)表現(xiàn)不同的原因1．外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力．2．外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力．3．外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強的原因．例4(2018·北京卷)關于分子動理論，下列說法正確的是()A．氣體擴散的快慢與溫度無關B．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動C．分子間同時存在著引力和斥力D．分子間的引力總是隨分子間距增大而增大答案C解析在其他條件不變的情況下，溫度越高，氣體擴散得越快，A錯誤；布朗運動是顆粒的運動，從側(cè)面反映了液體分子的無規(guī)則運動，B錯誤；分子間同時存在著引力和斥力，C正確；分子間的引力總是隨著分子間距的增大而減小，D錯誤．1．(分子間作用力)(多選)關于分子間作用力，下列說法中正確的是()A．分子之間的距離越小，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越大B．當分子間距的數(shù)量級大于10－9m時，分子力已微弱到可以忽略C．兩個分子之間的距離從r<r0開始增大，直至相距10r0的過程中，分子力先做正功，后做負功D．碎玻璃不能拼在一起，是由于分子間距離太大，作用力可以忽略答案BCD2．(分子間作用力)(多選)(2019·攀枝花市統(tǒng)考)如圖4所示，是分子間相互作用力與分子間距離的關系，其中兩虛線分別表示分子間斥力和引力與分子間距離的關系，實線表示分子間作用力(斥力和引力的合力)與分子間距離的關系，由圖可知下列說法中正確的是()圖4A．分子間距離為r0時，分子間沒有相互作用B．分子間距離增大時，分子間斥力減小，引力增大C．分子間距離大于r0時，分子間的引力總是大于斥力D．分子間距離增大時，分子間作用力可能先減小后增大再減小E．分子間距離大于r0時，增大分子間距離，分子間作用力總是做負功答案CDE解析分子間距離為r0時，分子間相互作用的斥力和引力相等，對外表現(xiàn)為作用力等于零但分子間仍有相互作用，故A錯誤；隨著分子間距離增大，分子間斥力和引力都減小，故B錯誤；分子間距離大于r0時，分子間的引力大于分子間的斥力，對外表現(xiàn)為引力，故C正確；分子間距離小于r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離增大，分子間斥力逐漸減?。环肿娱g距離大于r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距離增大，分子間作用力先增大后減小，且分子間作用力總是做負功，故D、E正確．3．(分子動理論)關于分子動理論，下列說法不正確的是()A．物質(zhì)是由大量分子組成的B．分子永不停息地做無規(guī)則運動C．分子間只有相互作用的引力D．分子動理論是在一定實驗基礎上提出的答案C解析由分子動理論可知A、B對；分子間有相互作用的引力和斥力，C錯；分子動理論是在擴散現(xiàn)象、布朗運動等實驗基礎上提出的，D對．4．(分子力的宏觀表現(xiàn))(多選)對下列現(xiàn)象的解釋正確的是()A．兩塊鐵經(jīng)過高溫加壓將連成一整塊，這說明鐵分子間有吸引力B．一定質(zhì)量的氣體能充滿整個容器，這說明在一般情況下，氣體分子間的作用力很微弱C．電焊能把兩塊金屬連接成一整塊是分子間的引力起作用D．破碎的玻璃不能把它們拼接在一起是其分子間斥力作用的結(jié)果答案ABC解析高溫下鐵分子運動非常激烈，兩鐵塊上的鐵分子間距很容易充分接近到分子引力起作用的距離內(nèi)，所以兩塊鐵經(jīng)過高溫加壓將很容易連成一整塊，電焊也是相同的原理，所以A、C正確；通常情況下，氣體分子間的距離大約為分子直徑的10多倍，此種情況下分子力非常微弱，氣體分子可以“無拘無束”地運動，從而充滿整個容器，所以B正確；玻璃斷面凹凸不平，即使用很大的力也不能使兩斷面間距接近到分子引力起作用的距離，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加熱，玻璃變軟，則可重新接合，所以D錯誤．一、選擇題考點一分子間作用力1．(2019·上海市金山區(qū)模擬)分子間同時存在引力和斥力，當分子間距增大時，分子間()A．引力減小，斥力減小B．引力增加，斥力增加C．引力增加，斥力減小D．引力減小，斥力增加答案A解析分子間同時存在著引力和斥力，當分子間距增加時，分子間的作用力都減小，即引力和斥力都減小，但斥力變化得快，故A正確，B、C、D錯誤．2．(2019·上海市長寧區(qū)期末)清晨，草葉上的露珠在陽光照射下變成水蒸氣慢慢消失．這一物理過程中，水分子間的()A．引力、斥力都減小B．斥力減小，引力增大C．引力、斥力都增大D．斥力增大，引力減小答案A解析草葉上的露珠在陽光照射下變成水蒸氣，這一過程屬于物態(tài)變化中的蒸發(fā)過程，吸收熱量，并且分子間距離增大，而分子間引力和斥力都隨著距離的增大而減小，A正確．3.兩分子間的作用力F與間距r的關系圖線如圖1所示，下列說法中正確的是()圖1A．r<r1時，兩分子間的引力為零B．r1<r<r2時，兩分子間的作用力隨r的增大而逐漸增大C．r＝r2時，兩分子間的引力最大D．r>r2時，兩分子間的引力隨r的增大而增大，斥力為零答案B解析分子間同時存在引力和斥力，r<r1時，斥力大于引力，合力表現(xiàn)為斥力，故A錯誤；r1<r<r2時，兩分子間的作用力隨r的增大而逐漸增大，在r軸下方表示分子力是引力，故B正確；分子間同時存在引力和斥力，且均隨著兩分子間距離的減小而增加，r＝r2時，分子間的引力不是最大，故C錯誤；r>r2時，兩分子間的引力隨r的增大而減小，斥力不為零，故D錯誤．4．“破鏡難圓”的原因是()A．玻璃分子間的斥力比引力大B．玻璃分子間不存在分子力的作用C．一塊玻璃內(nèi)部分子間的引力大于斥力，而兩塊碎玻璃片之間，分子引力和斥力大小相等，合力為零D．兩片碎玻璃之間，絕大多數(shù)玻璃分子間距離太大，分子引力和斥力都可忽略，分子力為零答案D解析破碎的玻璃放在一起，由于接觸面的錯落起伏，只有極少數(shù)分子能接近到分子間有作用力的程度，因此，總的分子引力非常小，不足以使它們連在一起，故D正確．5.(2019·宜興市質(zhì)檢)如圖2所示是分子間作用力和分子間距離的關系圖，下面的說法正確的是()圖2A．曲線a是分子間引力和分子間距離的關系曲線B．曲線b是分子間作用力的合力和分子間距離的關系曲線C．曲線c是分子間斥力和分子間距離的關系曲線D．當分子間距離r>r0時，從相距r0處開始，隨分子間距離的增大，曲線b對應的力先減小，后增大答案B解析在F－r圖象中，隨著分子間距離的增大，斥力比引力變化得快，所以a為斥力曲線，c為引力曲線，b為合力曲線，故A、C錯誤，B正確；當分子間距離r>r0時，從相距r0處開始，隨分子間距離的增大，曲線b對應的力先增大，后減小，故D錯誤．考點二分子力的功6．分子甲和乙距離較遠，設甲固定不動，乙分子逐漸向甲分子靠近，直到不能再近的這一過程中()A．分子力總是對乙做正功B．乙分子總是克服分子力做功C．先是乙分子克服分子力做功，然后分子力對乙分子做正功D．先是分子力對乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功答案D解析由于開始時分子間距大于r0，分子力表現(xiàn)為引力，因此分子乙從遠處移到距分子甲r0處的過程中，分子力做正功；由于分子間距離小于r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，因此分子乙從距分子甲r0處繼續(xù)向甲移動時要克服分子力做功．故正確答案為D.7．(多選)(2019·南開中學月考)質(zhì)點甲固定在原點，質(zhì)點乙可在x軸上運動，甲對乙的作用力F只與甲、乙之間的距離x有關，在2.2×10－10m≤x≤5.0×10－10m的范圍內(nèi)，F(xiàn)與x的關系如圖3所示．若乙自P點由靜止開始運動，且乙只受力F作用，規(guī)定力F沿＋x方向為正，下列說法正確的是()圖3A．乙運動到R點時，速度最大B．乙運動到Q點時，速度最大C．乙運動到Q點后，靜止于該處D．乙位于P點時，加速度最大答案BD解析由題圖可知，質(zhì)點乙從P由靜止開始向右做加速運動，越過Q后做減速運動，因此經(jīng)過Q點時速度最大，故A錯誤，B正確；由題圖可知，質(zhì)點運動到Q點速度達到最大，在甲的作用力下加速度方向發(fā)生改變，但質(zhì)點乙仍有速度，故不會靜止在Q點，故C錯誤；由題圖可知在P點受力最大，根據(jù)牛頓第二定律知在P點時的加速度最大，故D正確．考點三分子動理論分子力的宏觀表現(xiàn)8．(多選)(2019·哈爾濱市第三中學期末)關于分子動理論，下列敘述正確的是()A．分子間同時存在相互作用的引力和斥力B．擴散現(xiàn)象能夠說明分子間存在著空隙C．溫度越高，布朗運動越顯著D．懸浮在液體中的固體微粒越大，布朗運動越顯著E．分子的運動有規(guī)則，且最終會停止運動答案ABC解析分子間同時存在相互作用的引力和斥力，選項A正確；擴散現(xiàn)象能夠說明分子間存在著空隙，選項B正確；溫度越高，顆粒越小，布朗運動越顯著，選項C正確，D錯誤；分子在永不停息地做無規(guī)則運動，選項E錯誤．9．(多選)下列說法正確的是()A．往一杯水里放幾粒鹽，鹽粒沉在水底，逐漸溶解，過一段時間，上面的水也咸了，這是食鹽分子做布朗運動的結(jié)果B．把一塊鉛和一塊金表面磨光后緊壓在一起，在常溫下放置五年多，結(jié)果金和鉛互相滲入，這是兩種金屬分子做布朗運動的結(jié)果C．擴散現(xiàn)象不但說明了分子永不停息地做無規(guī)則運動，同時也說明了分子間有空隙D．壓縮氣體比壓縮固體和液體容易得多，這是因為氣體分子間的距離遠大于液體和固體分子間的距離答案CD解析鹽分子在水中的運動是擴散現(xiàn)象而非布朗運動；鉛塊和金塊的分子彼此進入對方的現(xiàn)象也是擴散現(xiàn)象而非布朗運動，A、B錯誤．擴散現(xiàn)象的本質(zhì)是分子彼此進入對方，說明分子間存在空隙，而造成這種結(jié)果的原因是分子在永不停息地做無規(guī)則運動，C正確．氣體由于分子間距離很大，分子間的作用力很小，基本可以忽略不計，所以容易壓縮，而固體、液體分子間距離小，當受擠壓時，分子間表現(xiàn)的斥力很大，所以不易被壓縮，D正確．10．(多選)下列說法中正確的是()A．人用手捏面包，面包體積變小了，說明分子間有間隙B．高壓下的油會透過鋼板滲出，說明分子間有間隙C．用力拉木棒的兩端，木棒沒有斷，這是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)D．給自行車輪胎打氣，