2024-2025學(xué)年高中物理第七章分子動理論3分子間的作用力學(xué)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(kuò)散到對方的內(nèi)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(dāng)固體不被壓縮和拉伸時，分子間距離r＝r0；當(dāng)固體被壓縮時r<r0，作用力的合力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)固體被拉伸時r>r0，作用力的合力表現(xiàn)為引力．4．當(dāng)物體被拉伸到r≥10r0時，F(xiàn)引和F斥都快速減為零，分子力為零．蹦極，也叫機(jī)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(dāng)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(guān)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(qiáng)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(dāng)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(xiàn)為引力，其宏觀表現(xiàn)即為繩索產(chǎn)生的彈力，能夠產(chǎn)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(nèi)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(yùn)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(yùn)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(xiàn)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(guān)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(shù)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(guān)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(guān)系如圖①當(dāng)r<r0時，合力隨距離的增大而減??；②當(dāng)r>r0時，合力隨距離的增大先增大后減小；③當(dāng)r>10r0時，F(xiàn)引和F斥都特別微弱，可以認(rèn)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(guān)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(guān)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(nèi)．【解析】分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)距離增大時，二者都在減小，只是斥力減小得比引力快，當(dāng)分子間距離r<r0時，分子間的斥力大于引力，因而表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r>r0時，分子間的斥力小于引力，因而表現(xiàn)為引力；當(dāng)r＝r0時，合力為零；當(dāng)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(jié)提能(1)當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)合＝0，說明分子力表現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(biāo)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(guān)系圖象如圖．現(xiàn)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(xiàn)引力，從r2到r1過程中呈現(xiàn)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(yùn)動，A、C正確；乙分子從r3到r1過程中始終呈現(xiàn)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(xiàn)1．統(tǒng)計規(guī)律：對大量的偶然事務(wù)整體起作用的規(guī)律．統(tǒng)計規(guī)律表現(xiàn)這些偶然事務(wù)整體和必定的聯(lián)系，而個別事務(wù)的特征和偶然聯(lián)系已經(jīng)不是重點了．2．分子間有相互作用的宏觀表現(xiàn)(1)當(dāng)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，以抗拒外界對它的拉伸．(2)當(dāng)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(xiàn)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(xiàn)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(rèn)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(jīng)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(dāng)外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)出引力以抗拒外界對它的拉伸；當(dāng)外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)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(zhì)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(jié)提能物體的形態(tài)或體積變更時，很簡單體現(xiàn)分子力的特性，而像溶解等現(xiàn)象一般不是由于分子力的作用，而是物質(zhì)的其他性質(zhì)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(fù)原，你能說明其中的緣由嗎？答案：因為只有當(dāng)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(shù)分子能相互接近到距離很小的程度，絕大多數(shù)分子彼此間的距離遠(yuǎn)大于10－10常見誤區(qū)例析關(guān)于分子力與分子間距離的關(guān)系的三個相識上的誤區(qū)誤區(qū)1：誤認(rèn)為分子間距離增大時，分子引力增大，分子斥力減小產(chǎn)生誤區(qū)的緣由是沒有認(rèn)清分子引力和分子斥力與分子間距離的關(guān)系，當(dāng)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(rèn)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(rèn)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(xiàn)為零，但分子仍在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動．誤區(qū)3：誤認(rèn)為氣體分子間斥力很大，所以很難壓縮產(chǎn)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(chǎn)生壓強(qiáng)，并且隨體積的減小，空氣的壓強(qiáng)增大，由于壓強(qiáng)的增大使得氣體越來越難壓縮．【典例】(多選)關(guān)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(xiàn)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(dāng)分子間距的數(shù)量級大于10－9m【解析】通過以下表格進(jìn)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(dāng)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?xí)r，很簡單發(fā)生“粘合”現(xiàn)象，這是由于(C)A．摩擦生熱的作用 B．化學(xué)反應(yīng)的作用C．分子力的作用 D．萬有引力的作用解析：當(dāng)表面平滑的飛行器在太空中相互摩擦?xí)r，可以使相互接觸的兩個表面上有很多分子間的距離達(dá)到分子力作用的范圍，而發(fā)生“粘合”，因此發(fā)生“粘合”現(xiàn)象的緣由是分子力的作用．2．甲分子固定于坐標(biāo)原點O，乙分子從遠(yuǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)為斥力，分子間的作用力做負(fù)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(xiàn)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(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，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn)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(xiàn)解析：當(dāng)r<r0，減小r0斥力增大得比引力更快，分子力表現(xiàn)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(yùn)動的體現(xiàn)，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(qiáng)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(xiàn)，D正確．4.(多選)關(guān)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(dāng)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(dāng)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(xiàn)為引力C．當(dāng)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(xiàn)為斥力D．當(dāng)分子間的距離r≥10－9m解析：當(dāng)r＝r0時，引力和斥力同時存在，只是合力為零，A錯；當(dāng)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(dāng)r≥10－9m5．將下列試驗事實與產(chǎn)生的緣由對應(yīng)起來．A．水與酒精混合體積變小B．固體很難被壓縮C．細(xì)繩不易拉斷D．糖