1.4 分子间的相互作用力 学案（2020年教科版高中物理选修3-3）

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1、1.4 分子间的相互作用力分子间的相互作用力 学习目标 1.通过实验知道分子间存在相互作用力.2.通过图像分析理解分子力与分子间距 离的关系.3.知道分子动理论的内容 一、分子间作用力 1分子间有空隙 (1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙 (2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会变小，说明液体分子之间存在着空隙 (3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体 分子之间也存在着空隙 2分子间的作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的合 力 (2)分子间作用力与分子间距离

2、变化的关系(如图 1 所示)分子间的引力和斥力都随分子间距 离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大但斥力比引力变化得快 图 1 (3)分子间作用力与分子间距离的关系 当 rr0时，F引F斥，此时分子所受合力为零 当 rr0时，F引F斥，分子力的合力表现为斥力 当 rr0时，F引F斥，分子力的合力表现为引力 当 r10r0(即大于 10 9 m)时，分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计 二、分子动理论 1分子动理论 (1)分子动理论：把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论 (2)内容： 物体是由大量分子组成的 分子在做永不停息的无规则运动 分子之间存在着引力和斥力 2统

3、计规律：由大量偶然事件的整体所表现出来的规律 (1)微观方面：单个分子的运动是无规则(选填“有规则”或“无规则”)的，具有偶然性 (2)宏观方面：大量分子的运动表现出规律性，受统计规律的支配 3分子动理论是热现象微观理论的基础 即学即用 1判断下列说法的正误 (1)分子间距离较小时只存在斥力，距离较大时只存在引力() (2)分子间的引力随分子间距离的增大而增大，而斥力随距离的增大而减小() (3)当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零() (4)打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力() (5)玻璃打碎后，不能把它们再拼在一起，是因为玻璃分子间的斥力比引力大() 2将下列实验事实与其产生的

4、原因对应起来 实验事实有以下五个： A水与酒精混合后体积变小 B固体很难被压缩 C细绳不易被拉断 D糖在热水中溶解得快 E冰冻食品也会变干 其产生的原因如下： a固体分子也在不停地运动 b分子运动的激烈程度与温度有关 c分子之间存在着空隙 d分子间存在着引力 e分子间存在着斥力 与 A、 B、 C、 D、 E 五个实验事实相对应的原因分别是_， _， _， _，_(在横线上分别填上与实验事实相对应的原因前的字母代号) 答案 c e d b a 一、分子间作用力 导学探究 (1)如图 2 所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接 触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，

5、弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等 吗？为什么？ 图 2 (2)既然分子间存在引力，当两个物体紧靠在一起时，为什么分子引力没有把它们粘在一起？ (3)无论容器多大，气体有多少，气体分子总能够充满整个容器，是分子斥力作用的结果吗？ 答案 (1)不相等；因为玻璃板和液面之间有分子引力，所以在使玻璃板拉出水面时弹簧测力 计的示数要大于玻璃板的重力(2)虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达 不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起(3)气体分子之间的距离 r10r0时，分子 间的作用力很微弱，可忽略不计所以气体分子能充满整个容器，并不是分子斥力作用的结 果，而是分子的无规则运动造成的

6、知识深化 1对分子力与分子间距离变化关系的理解 (1)r0的意义 分子间距离 rr0时，引力与斥力大小相等，分子力为零，所以分子间距离等于 r0(数量级为 10 10 m)的位置叫平衡位置 (2)分子间的引力、斥力和分子力随分子间距离变化的图像如图 3 所示 图 3 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 当 rr0时，分子力随分子间距离的增大先 增大后减小 2分子力弹簧模型 当分子间的距离在 r0附近时，它们之间的作用力的合力有些像弹簧连接着的两个小球间的作 用力：拉伸时表现为引力，压缩时表现为斥力 3分子力做功 由于分子间存在着分子力，所以当分子间距离发生变化时，分子力做功 当 rr

7、0时，分子力表现为引力，当 r 增大时，分子力做负功；当 r 减小时，分子力做正功 当 rr0时，分子力表现为斥力，当 r 减小时，分子力做负功；当 r 增大时，分子力做正功 例 1 设 r0是分子间引力和斥力平衡时的距离，r 是两个分子间的实际距离，则以下说法中 正确的是( ) Arr0时，分子间引力和斥力都等于零 Br0r4r0时，分子间只有引力而无斥力 Cr 由 4r0逐渐减小到小于 r0的过程中，分子间的引力先增大后减小 Dr 由 4r0逐渐减小到小于 r0的过程中，分子间的引力和斥力都增大，其合力先增大后减小 再增大 答案 D 解析 当 rr0时，分子间引力和斥力相等，但都不为零，合

8、力为零，A 错；当 r0rr0时，引力大于斥力，r 增大时分子力做负功，Ep增加 C当 rr0时，分子力表现为引力，当 r 增加时，分子力做负功，则 Ep增加，故 B 正确；当 rr0 时，分子力表现为斥力，当 r 减小时，分子力做负功，则 Ep增加，故 C 错误；当 rr0时， Ep最小，为负值，故 D 错误 二、分子动理论 分子力的宏观表现 1分子力的宏观表现 (1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现为引力，以抗拒外力对它的拉伸 (2)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现为斥力，以抗拒外力对它的压缩 (3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在引力固

9、体有一定形状，液体 有一定的体积，而固、液分子间有空隙，却没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着 斥力 2用分子动理论解释固态、液态和气态 分子间距离不同，分子间的作用力表现也就不一样，物体的状态特征也不相同. 物态 分子特点 宏观表现 固态 分子间的距离小 作用力明显 分子只能在平衡位置附近做无规则的振动 体积一定 形状一定 液态 分子间距离小 平衡位置不固定 可以较大范围做无规则运动 有一定体积 无固定形状 气态 分子间距离较大 分子力极为微小，可忽略 分子可以自由运动 无固定体积 无形状 充满整个容器 特别提醒 分子力的作用是有范围的，当 rr0时，分子力表现为斥力，当 rr0时，分

10、子力 表现为引力固体、液体的体积难以改变，往往是分子力的宏观表现，而对于气体，一般情 况下分子力很小，甚至可忽略，解释相关的现象只能从分子的热运动和气体压强产生原因等 方面去考虑 例 3 (多选)对下列现象的解释正确的是( ) A两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力 B一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很微弱 C电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用 D破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果 答案 ABC 解析 高温下铁分子运动非常激烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子引力起作 用的距离内，所以两块铁经过

11、高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的原理，所以 A、 C 正确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的 10 多倍，此种情况下分子力非常 微弱，气体分子可以无拘无束地运动，从而充满整个容器，所以 B 正确；玻璃断面凹凸不平， 即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力起作用的距离，所以碎玻璃不能接合， 若把玻璃加热，玻璃变软，则可重新接合，所以 D 错误 例 4 (多选)下列说法正确的是( ) A大量分子的无规则运动是有统计规律的 B当物体温度升高时，每个分子运动都加快 C气体的体积等于气体分子体积的总和 D液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 答案

12、 AD 解析 单个分子的运动无规则，但大量分子的运动遵从统计规律，A 正确；当温度升高时， 分子的运动总体会加快，但不是每个分子的运动都加快，B 错误；由于气体分子间距离大， 气体体积不等于气体分子体积的总和，C 错误；布朗运动是液体分子对固体小颗粒撞击的不 平衡产生的，D 正确 1分子力的表现方面：宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现，分子与分子间的相互 作用力较小，但大量分子的宏观表现合力却很大 2现象分析方面：物体状态不同，分子力的宏观特征也不同，如固体难压缩是分子间斥力的 表现，气体难压缩是气体压强的表现. 1.(分子间作用力)(多选)甲分子固定在坐标原点 O，乙分子位于 r 轴上

13、，甲、乙两分子间作用 力与分子间距离的关系图像如图 4 所示现把乙分子从 r3处由静止释放，则( ) 图 4 A乙分子从 r3到 r1过程中一直加速 B乙分子从 r3到 r2过程中两分子间的分子力表现为引力，从 r2到 r1过程中两分子间的分子 力表现为斥力 C乙分子从 r3到 r1过程中，两分子间的分子力先增大后减小 D乙分子从 r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先减小后增大 答案 AC 解析 乙分子从 r3到 r1过程中一直受甲分子的引力作用，且分子间作用力先增大后减小，故 乙分子做加速运动，A、C 正确；乙分子从 r3到 r1过程中两分子间的分子力一直表现为引力， B 错误；

14、乙分子从 r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先增大后减小再增大， D 错误 2(分子动理论)关于分子动理论，下列说法不正确的是( ) A物质是由大量分子组成的 B分子永不停息地做无规则运动 C分子间只有相互作用的引力 D分子动理论是在一定实验基础上提出的 答案 C 解析 由分子动理论可知 A、B 对；分子间有相互作用的引力和斥力，C 错；分子动理论是 在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D 对 3(分子力的宏观表现)固体和液体很难被压缩，其原因是( ) A分子已占据了整个空间，分子间没有空隙 B分子间的空隙太小，分子间只有斥力 C压缩时，分子斥力大于分子引力 D分子都被固定在平衡位置不动 答案 C 解析 分子在永不停息地做无规则运动，且分子间存在着空隙，故 A、D 选项错误；压缩固 体和液体时，分子间的引力和斥力是同时存在的，只不过是斥力大于引力，分子力表现为斥 力，故选项 B 错误，选项 C 正确