高中物理人教版 (新课标)选修33 分子间的作用力学案

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一、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的空隙．
(2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有空隙．
(3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片的分子，能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存在着空隙．
2．分子间作用力
(1)分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力；分子间有空隙，但用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存在着斥力．
(2)分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．
(3)分子间的作用力与分子间距离的关系如图表现出了分子力F随分子间距离r的变化情况，由图中F ­r图线可知：F引和F斥都随分子间距离的变化而变化，当分子间的距离增大时，F引和F斥都减小，但F斥减小得快，结果使得：
①r＝r0时，F引＝F斥，分子力F＝0，r0的数量级为10－10 m；当r>10－9 m时，分子力可以忽略．
②r③r>r0时，F引>F斥，分子力表现为引力．
二、分子动理论
1．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．统计规律
(1)微观方面：各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性．
(2)宏观方面：大量分子的运动有一定的规律，叫作统计规律．大量分子的集体行为受统计规律的支配．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)气体、液体、固体的分子之间都有空隙．(√)
(2)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现．(√)
(3)冰冻的衣服也会变干，说明固体分子也不停地运动．(√)
(4)大量分子的集体行为遵循统计规律．(√)
(5)当温度升高时，所有分子都运动的更激烈了．(×)
2．(多选)关于分子力，正确的说法是( )
A．分子间的相互作用力是万有引力的表现
B．分子间的作用力是由分子内带电粒子相互作用和运动所引起的
C．当分子间距离r>r0时，随着r的增大，分子间斥力和引力都减小，但斥力减小的更快，合力表现为引力
D．当分子间距离大于10倍的r0时，分子间的作用力几乎等于零
E．当分子间的距离为r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力
BCD [分子力是由于分子内带电粒子的相互作用和运动而引起的，由于分子的质量非常小，分子间的万有引力忽略不计， A错误，B正确；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，且斥力和引力都随着分子间距离的增大而减小，且分子力为短程力，当分子间距离r>r0时，分子间相互作用的斥力小于引力，分子力表现为引力， C、D正确；分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，当两个分子间距离为r0时， 每个分子受另一个分子的引力和斥力大小相等、方向相反、合力为零，而不是既无引力也无斥力，E错误．]
3．(多选)关于分子动理论，下述说法正确的是( )
A．物体是由大量分子组成的
B．分子永不停息地做无规则运动
C．分子间有相互作用的引力或斥力
D．分子动理论没有实验基础
E．分子动理论是热现象微观理论的基础
ABE [由分子动理论的内容可知，A、B正确；分子间有相互作用的引力和斥力，C错误；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错误；分子动理论是热现象微观理论的基础，E正确．]
1．分子力：在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力．
2．分子力与分子间距离变化的关系：
(1)平衡位置：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子力为零．平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10－10 m)的位置．
(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快．
(3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型．
【例1】 (多选)如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于正x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力或引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则下列说法不正确的是( )
A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－15 m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－10 m
C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－10 m
D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－15 m
E．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点引力和斥力平衡
ACD [由于分子间斥力的大小随两分子间距离变化比引力快，所以图中曲线ab表示斥力，cd表示引力，e点引力和斥力平衡，分子间距为r0，数量级为10－10 m，所以B、E选项正确，答案为A、C、D.]
分子力问题的分析方法
(1)首先要清楚分子间同时存在分子引力和分子斥力．
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小的更快．
(3)分子力是指分子间引力和斥力的合力．
(4)分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是r＝r0时，分子力为零，此时分子间引力和斥力大小相等，均不为零；二是r≥10r0时，分子力很小，引力、斥力均可以看做为零．
1．(多选)关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是( )
A．当分子间距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
B．分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力
C．分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
D．当分子间的距离rE．当分子间的距离r>10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计
BDE [分子间距离为r0时分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，A错误；当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，C错误．]
1．分子动理论
(1)分子间有相互作用的宏观表现
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，以抗拒外界对它的拉伸．
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，以抗拒外界对它的压缩．
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．固体有一定的形状，液体有一定的体积，而固体、液体分子间有空隙，却没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着斥力．
(2)分子力与物体三态不同的宏观特征
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．
2．统计规律：对大量的偶然事件整体起作用的规律．统计规律表现这些偶然事件整体和必然的联系，而个别事件的特征和偶然联系已经不是重点了．
【例2】 (多选)下面说法中能用分子动理论来解释的是( )
A．衣箱里的卫生球，时间长了会变小
B．酒精瓶被打碎后，屋里各个角落很快就闻到酒精味
C．教室里扫除时，灰尘满屋飞扬
D．夏天槐花飘香
E．烟囱冒出黑烟
ABD [卫生球变小和闻到酒精味都是扩散现象，都是分子无规则运动的反映；而扫地时的灰尘飞扬、烟囱冒出的黑烟则是外力作用的结果，不是分子动理论所反映的运动现象；槐花飘香是花香分子运动的结果，是扩散现象；故符合题意的选项是A、B、D.]
应用分子动理论解决实际问题时要注意研究对象是微观粒子(分子)，重点研究微观粒子的运动规律及其之间的作用力．
2．(多选)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．分子永不停息地做无规则运动
B．酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子间有空隙
C．铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力
D．分子间距离增大时，分子力也随之增大
E．固体和液体很难被压缩，是因为分子斥力大于分子引力
ABE [由分子动理论可知A正确；酒精和水混合后总体积减小是因为分子间有空隙，B正确；挤压铁块时，分子斥力和引力同时存在，但分子力表现为斥力，C错误；当分子间距离r1．(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．电焊能把二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
E．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这是分子间存在引力的宏观表现
ABC [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力起作用的距离内，所以两块铁经过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项正确；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，气体分子做无规则运动，从而充满整个容器，所以B项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距均匀接近到分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加热，玻璃变软，亦可重新接合，所以D项错误；抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果，E错；正确答案为A、B、C.]
2．(多选)下列现象可以说明分子间存在引力的是( )
A．打湿了的两张纸很难分开
B．磁铁吸引附近的小铁钉
C．用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开
D．用电焊把两块铁焊在一起
ACD [本题的关键是要理解分子间的引力必须是在分子间的距离小到一定程度时才能发生作用．纸被打湿后，水分子填充了两张纸之间的凹凸部分，使水分子与两张纸的分子接近到分子引力作用范围而发生作用．电焊也是使两块铁熔化后铁分子达到引力作用范围而发生作用．这都说明分子间存在引力．木柴是固体，其分子间距离很近，要使木柴分开就必须用很大的力来克服大量木柴分子的引力，这也说明分子间存在引力．磁铁对小铁钉的吸引力在较大距离内都可发生，这是磁力的作用．]
3．当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A．当分子间的距离r＜r0时，它们之间只有斥力作用
B．当分子间距离r＝r0时，分子处于平衡状态，不受力
C．在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小
C [分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r分子间的作用力
分子力F随分子间距离r的变化关系图象
分子间距离
分子力
分子力模型
r＝r0
零
r表现为斥力，且分子力随分子间距的增大而减小
r>r0
表现为引力，且分子力随分子间距的增大，先增大后减小
分子动理论
物态
分子特点
宏观表现
固态
①分子间距离小
②作用力明显
③分子只能在平衡位置附近做无规则的振动
①体积一定
②形状一定
液态
①分子间距离小
②平衡位置不固定
③可以较大范围做无规则运动
①有一定体积
②无固定形状
气态
①分子间距离较大
②分子力极为微小，可忽略
③分子可以自由运动
①无固定体积
②无固定形状
③充满整个容器
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.分子间存在空隙.
2.分子力随分子间距离的变化规律.
3.分子动理论.