《分子間的相互作用力》導(dǎo)學(xué)案

《分子間的相互作用力》導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能說出分子間同時(shí)存在引力和斥力，就像小伙伴之間既有想一起玩的吸引力，又有偶爾鬧小矛盾的排斥力一樣，并且可以舉例說明日常生活中的相關(guān)現(xiàn)象，比如固體很難被拉伸和壓縮。2、會(huì)解釋分子間作用力隨分子間距離變化的規(guī)律，就像能明白兩個(gè)人距離不同時(shí)關(guān)系的變化，通過圖像來直觀理解這種規(guī)律。3、能夠運(yùn)用分子間作用力的知識解釋一些簡單的物理現(xiàn)象，像為什么有些物質(zhì)容易被壓縮，而有些物質(zhì)卻很難。二、知識梳理（一）分子間存在引力和斥力1、分子間引力的表現(xiàn)咱們生活中有很多例子能體現(xiàn)分子間的引力呢。比如說，固體很難被拉伸，就像一根橡皮筋，你想把它拉長可不容易。這是因?yàn)橄鹌そ罾锏姆肿觽兌季o緊拉著彼此，不想被分開，這就是分子間引力在起作用。還有啊，兩塊鉛塊用力擠壓后能粘在一起，這也是分子間引力的功勞。從微觀角度看，分子由原子組成，原子里有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子。不同分子的原子核和電子之間存在著一種相互吸引的力，這就是分子間引力的本質(zhì)啦。2、分子間斥力的表現(xiàn)那分子間的斥力又咋體現(xiàn)呢？固體和液體很難被壓縮呀。就像你想把一個(gè)裝滿水的小瓶子再往里塞東西，根本塞不進(jìn)去。這是因?yàn)樗肿又g的斥力在阻止別的東西進(jìn)來呢。同樣從微觀來說，當(dāng)分子靠得很近的時(shí)候，分子間的斥力就開始發(fā)揮威力啦。因?yàn)榉肿拥碾娮釉茣?huì)互相排斥，就像兩個(gè)小刺猬靠得太近就會(huì)扎到對方一樣。（二）分子間作用力與分子間距離的關(guān)系1、分子間作用力隨距離變化的規(guī)律分子間的作用力啊，是隨著分子間距離的變化而變化的，就像兩個(gè)人的關(guān)系會(huì)隨著距離改變而改變。當(dāng)分子間距離等于某一值r0（這個(gè)r0是個(gè)很特別的值哦）的時(shí)候，分子間的引力和斥力相等，這個(gè)時(shí)候分子間的作用力就表現(xiàn)為零，就像兩個(gè)人關(guān)系很平衡的時(shí)候，既不特別親近也不互相排斥。當(dāng)分子間距離小于r0的時(shí)候，斥力就比引力大啦，而且距離越小，斥力就越大得厲害。這就好比兩個(gè)人靠得太近就開始互相嫌棄，距離越近矛盾越大。當(dāng)分子間距離大于r0的時(shí)候呢，引力就比斥力大啦。不過隨著距離越來越大，引力和斥力都變得越來越小，但是引力減小得慢一些。這就像兩個(gè)人離得遠(yuǎn)了，互相思念的感情雖然也在減弱，但還是存在的。咱們可以通過一個(gè)圖像來清楚地看到這種關(guān)系（后面會(huì)詳細(xì)講這個(gè)圖像哦）。2、分子間作用力隨距離變化的圖像這個(gè)圖像啊，橫坐標(biāo)表示分子間的距離r，縱坐標(biāo)表示分子間的作用力F。當(dāng)r＝r0的時(shí)候，F(xiàn)＝0，就像圖像上的一個(gè)平衡點(diǎn)。當(dāng)r小于r0的時(shí)候，圖像在橫軸下方，說明斥力占優(yōu)勢，而且曲線很陡，表明斥力隨距離減小增加得很快。當(dāng)r大于r0的時(shí)候，圖像在橫軸上方，引力占優(yōu)勢，而且曲線慢慢變平緩，就是說引力隨距離增加減小得比較慢。（三）分子力的宏觀表現(xiàn)1、固體的特點(diǎn)固體有一定的形狀和體積，為啥呢？就是因?yàn)榉肿娱g的作用力。分子間的引力把分子們緊緊地固定在一定的位置上，就像小士兵站隊(duì)列一樣整齊，不能隨便亂跑，所以固體就有了固定的形狀和體積。2、液體的特點(diǎn)液體有一定的體積但是沒有固定的形狀。液體分子間的距離比固體分子間的距離稍大一些，分子間的引力能讓液體分子聚集在一起，所以有一定的體積。但是液體分子間的作用力又沒有固體那么強(qiáng)，分子可以在一定范圍內(nèi)自由移動(dòng)，所以液體沒有固定的形狀，可以流動(dòng)，就像一群調(diào)皮的小水滴，可以到處跑。3、氣體的特點(diǎn)氣體既沒有固定的形狀也沒有固定的體積。這是因?yàn)闅怏w分子間的距離很大很大，分子間的作用力非常非常小，小到幾乎可以忽略不計(jì)。氣體分子就像自由的小鳥，可以在很大的空間里到處亂飛，想去哪就去哪。三、學(xué)習(xí)活動(dòng)（一）閱讀與思考1、認(rèn)真閱讀教材中關(guān)于分子間相互作用力的內(nèi)容，邊讀邊思考以下問題：你能在生活中再找到一些分子間引力和斥力的例子嗎？除了我們剛剛講過的那些。想象一下，如果分子間沒有引力或者沒有斥力，我們的世界會(huì)變成什么樣呢？2、閱讀完后，和同桌分享一下你找到的例子和你的想象。（二）小組討論1、分成小組，討論分子間作用力隨距離變化的規(guī)律。每個(gè)小組畫一個(gè)分子間作用力隨距離變化的草圖，然后對比教材上的圖像，看看有什么不同，討論為什么會(huì)有這些不同。結(jié)合生活中的例子，說說在哪些情況下分子間距離是小于r0的，哪些情況下是大于r0的。2、小組代表發(fā)言，向全班分享小組的討論成果。（三）案例分析1、給出一些實(shí)際的物理現(xiàn)象案例，比如：把一塊海綿用力壓縮后，海綿又能恢復(fù)原狀，這和分子間作用力有什么關(guān)系呢？冬天的時(shí)候，我們感覺鐵比木頭冷，這和分子間作用力有關(guān)系嗎？如果有，是怎樣的關(guān)系呢？2、每個(gè)同學(xué)獨(dú)立分析這些案例，然后在小組內(nèi)交流自己的分析結(jié)果，看看大家的想法是否一致。最后，每個(gè)小組選出一個(gè)最有代表性的分析結(jié)果，向全班匯報(bào)。四、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（一）啟發(fā)性問題1、我們知道分子間存在引力和斥力，那你覺得分子間的引力和我們生活中的萬有引力有什么區(qū)別呢？（提示：可以從作用范圍、大小、產(chǎn)生原因等方面去思考哦。）2、當(dāng)分子間距離很大的時(shí)候，分子間的作用力幾乎為零。那這個(gè)“很大”到底是多大呢？你能從生活中的一些現(xiàn)象來推測一下嗎？（提示：可以想想氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象哦。）（二）提示1、在理解分子間作用力隨距離變化的規(guī)律時(shí)，如果覺得有點(diǎn)抽象，可以把分子想象成一個(gè)個(gè)小磁球。當(dāng)小磁球距離合適的時(shí)候，它們之間有一定的吸引力和排斥力；距離太近就會(huì)強(qiáng)烈排斥，距離太遠(yuǎn)吸引力就很弱了。2、在分析物理現(xiàn)象與分子間作用力的關(guān)系時(shí)，要從分子的排列、分子間距離的變化等方面入手。比如分析海綿壓縮的問題，就要想到海綿里有很多小孔，壓縮的時(shí)候分子間距離是怎么變化的。五、鞏固練習(xí)（一）選擇題1、下列現(xiàn)象中，能說明分子間存在斥力的是（）A.水和酒精混合后體積變小B.滴進(jìn)水中的紅墨水迅速散開C.給自行車打氣時(shí)，氣筒壁發(fā)熱D.固體和液體很難被壓縮（提示：想想我們之前說的固體和液體很難被壓縮是因?yàn)榉肿娱g的斥力哦。）2、當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子間的引力和斥力相等。下列關(guān)于分子間作用力的說法正確的是（）A.當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，分子間只存在斥力B.當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間只存在引力C.當(dāng)分子間距離由r0逐漸增大時(shí)，分子間引力增大，斥力減小D.當(dāng)分子間距離由r0逐漸增大時(shí)，分子間引力和斥力都減小，但引力減小得慢（提示：回顧分子間作用力隨距離變化的規(guī)律哦。）3、關(guān)于分子間作用力，下列說法正確的是（）A.分子間的引力總是大于斥力B.分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小C.分子間距離減小時(shí)，分子間的引力和斥力都增大，但斥力增大得更快D.當(dāng)分子間距離大于分子直徑的10倍時(shí)，分子間的作用力可以忽略不計(jì)（提示：這都是我們剛剛重點(diǎn)講過的知識點(diǎn)呢。）（二）簡答題1、請解釋為什么荷葉上的水珠呈球形。（提示：從分子間作用力的角度去思考，想想液體表面的分子情況。）2、用分子間作用力的知識解釋為什么熱脹冷縮現(xiàn)象在固體、液體和氣體中都會(huì)發(fā)生。（提示：要考慮分子間距離隨溫度的變化哦。）（三）拓展題1、假設(shè)分子間只存在引力，沒有斥力，我們的世界會(huì)有哪些不同？請盡可能多地描述這種變化。（提示：從物質(zhì)的狀態(tài)、物體的結(jié)構(gòu)等多方面去想象。）2、查閱資料，了解目前科學(xué)家們對分子間作用力研究的最新進(jìn)展，并寫一篇簡短的報(bào)告。（提示：可以從科學(xué)雜志、學(xué)術(shù)網(wǎng)站等地方查找資料哦。）六、參考答案（一）選擇題1、D2、D3、BCD（二）簡答題1、荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)樗肿又g存在分子間作用力。在水珠內(nèi)部，水分子受到各個(gè)方向的分子間引力，合力為零。而在水珠表面，水分子受到內(nèi)部水分子的引力，使得表面的水分子有向內(nèi)部收縮的趨勢，就像被拉緊的皮筋一樣，最終使水珠呈球形，這種使液體表面收縮的力叫做表面張力，本質(zhì)上也是分子間作用力的體現(xiàn)。2、對于固體，溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以固體膨脹；溫度降低時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)減緩，分子間距離減小，固體收縮。對于液體，情況類似，溫度變化導(dǎo)致分子間距離改變，由于分子間作用力的存在，液體的體積也會(huì)相應(yīng)變化。對于氣體，溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，分子間距離增大得更明顯，由于氣體分子間作用力本來就很小，所以氣體的體積隨溫度變化更為顯著；溫度降低時(shí)，氣體分子間距離減小，氣體體積縮小。（三）拓展題1、如果分子間只存在引力，沒有斥力，物質(zhì)的狀態(tài)會(huì)發(fā)生很大變化。固體可能會(huì)變得非常容易變形，因?yàn)闆]有斥力來阻止分子間的過度靠近，物體可能會(huì)因?yàn)樽陨碇亓蛘吆苄〉耐饬筒粩嗟鼐奂?、收縮，難以保持固定的形狀。液體也會(huì)變得很奇怪，分子間會(huì)過度靠近，可能會(huì)形成非常緊密的、類似固體的結(jié)構(gòu)，但又不像正常固體那樣有穩(wěn)定的形狀。氣體分子會(huì)迅速聚集在一起，因?yàn)闆]有斥力阻礙，氣體將很難維持分散的狀態(tài)，整個(gè)世界的物質(zhì)分布會(huì)變得非常不均勻，可能會(huì)形成巨大的物質(zhì)團(tuán)塊，很多物理和