（江蘇專版）2018版高中物理 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

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1、 3　分子間的作用力 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.通過實驗知道分子間存在著空隙和相互作用力.2.通過圖象分析知道分子力與分子間距離的關(guān)系.3.明確分子動理論的內(nèi)容． 一、分子間的作用力 [導(dǎo)學(xué)探究]　 (1)如圖1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？ 圖1 (2)既然分子間存在引力，當(dāng)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

2、有分子引力，所以在使玻璃板拉出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(dá)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，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． [知識梳理] 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(guān)系(如圖2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2

3、3．分子間作用力與分子間距離的關(guān)系． (1)當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，此時分子所受合力為零． (2)當(dāng)r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，作用力的合力表現(xiàn)為斥力． (3)當(dāng)r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，作用力的合力表現(xiàn)為引力． (4)當(dāng)r＞10r0(即大于10－9 m)時，分子間的作用力變得很微弱，可忽略不計． 4．分子力彈簧模型：當(dāng)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． 二、分子動理論 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)參與熱運動的某一個分子的運動有規(guī)律可循嗎？大量分子的運動呢？ (2)為什么物體既難以拉伸，又難以壓縮？ 答

4、案　(1)以氣體為例，氣體分子在無序運動中不斷發(fā)生碰撞，每個分子的運動速率不斷地發(fā)生變化．在某一特定時刻，某個特定分子究竟做怎樣的運動完全是偶然的，不能預(yù)知．但對大量分子的整體，在一定條件下，實驗和理論都證明，它們遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律．(2)拉伸時，分子間表現(xiàn)為引力，壓縮時分子間表現(xiàn)為斥力． [知識梳理] 1．分子動理論 (1)概念：把物質(zhì)的熱學(xué)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

5、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． 3．分子力的宏觀表現(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，以抗拒外力對它的拉伸． (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，以抗拒外力對它的壓縮. 一、分子間的作用力 1．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． (1)分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小． (2)當(dāng)rr0時，分子力隨分子間距離的增大先增大后減?。? 2．分子力

6、做功 由于分子間存在著分子力，所以當(dāng)分子間距離發(fā)生變化時，分子力做功． (1)當(dāng)r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時，分子力做負(fù)功；當(dāng)r減小時，分子力做正功． (2)當(dāng)r

7、合力先增大后減小再增大 答案　D 解析　當(dāng)r＝r0時，分子間引力和斥力相等，但都不為零，合力為零，A錯；當(dāng)4r0＞r＞r0時，引力大于斥力，兩者同時存在，B錯；在r減小的過程中，分子引力和斥力都增大，C錯；r由4r0逐漸減小到r0的過程中，由分子力隨r的變化關(guān)系圖線可知，分子力有一個極大值，到r＜r0時分子力又增大，所以在r由4r0逐漸減小到小于r0的過程中分子力先增大后減小再增大，D對． 針對訓(xùn)練　分子甲和乙距離較遠(yuǎn)，設(shè)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

8、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　如圖所示，由于開始時分子間距大于r0時，分子力表現(xiàn)為引力，因此分子乙從遠(yuǎn)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)向甲移近時要克服分子力做功．故正確答案為D. 二、分子力的宏觀表現(xiàn) 例2　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，這是分子間存在

9、引力的宏觀表現(xiàn) D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn) 答案　AD 解析　水是液體、鐵棒是固體，正常情況下它們分子之間的距離都為r0，分子間的引力和斥力恰好平衡．當(dāng)水被壓縮時，分子間距離由r0略微減小，分子間斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力，其效果是水的體積很難被壓縮；當(dāng)用力拉鐵棒兩端時，鐵棒發(fā)生很小的形變，分子間距離由r0略微增大，分子間引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力，其效果為鐵棒沒有斷，所以選項A、D正確；氣體分子由于永不停息地做無規(guī)則運動，能夠到達(dá)容器內(nèi)的任何空間，所以很容易就充滿容器，由于氣體分子間距離遠(yuǎn)大于r0，分子間幾乎無作用力，就是有作用力，也表現(xiàn)為引

10、力，所以B錯；抽成真空的馬德堡半球，之所以很難拉開，是由于球外大氣壓力對球的作用，所以C錯． 分子力的作用是有范圍的，當(dāng)r＜r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力.固體、液體的體積難以改變，往往是分子力的宏觀表現(xiàn)，而對于氣體，一般情況下分子力很小，甚至可忽略. 1．(分子力的特點)兩個分子之間的距離為r，當(dāng)r增大時，這兩個分子之間的分子力(　　) A．一定增大 B．一定減小 C．可能增大 D．可能減小 答案　CD 2．(分子力的特點) 如圖3所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)系原點O處不動，另一分子可位于x軸正半軸上不同位置處，圖中縱坐標(biāo)表示這兩個分子

11、間分子力的大小，兩條曲線分別表示斥力或引力的大小隨兩分子間距離變化的關(guān)系，e為兩曲線的交點，則(　　) 圖3 A．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標(biāo)約為10－15 m B．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標(biāo)約為10－10 m C．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標(biāo)約為10－10 m D．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標(biāo)約為10－15 m 答案　B 解析　由于分子間斥力的大小隨兩分子間距離的變化比引力快，所以題圖中曲線ab表示斥力，cd表示引力，e點引力和斥力平衡，分子間距離的數(shù)量級為10－10 m，所以B選項正確． 3．(分子的宏觀

12、表現(xiàn))下列各種現(xiàn)象中能說明分子間存在斥力的是(　　) A．氣體的自由膨脹 B．鐵塊的體積很難被壓縮 C．打開麻油瓶蓋，香氣四溢 D．密閉在針筒內(nèi)的氣體需要花費很大的力氣才能被壓縮 答案　B 解析　氣體的自由膨脹說明氣體分子在做無規(guī)則運動，不能說明分子間存在斥力，故A錯誤；鐵塊分子有間隙，但鐵塊的體積很難被壓縮，說明分子間存在斥力，故B正確；打開麻油瓶蓋，香氣四溢，說明分子在做無規(guī)則運動，不能說明分子間存在斥力，故C錯誤；密閉在針筒內(nèi)的氣體需要花費很大的力氣才能被壓縮，是因為氣體的壓強增大，故D錯誤． 4．(分子力的特點) 如圖4所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點O，乙分子從無窮遠(yuǎn)處靜止釋

13、放，在分子力的作用下靠近甲．圖中d點是分子靠得最近的位置，則乙分子速度最大處可能是(　　) 圖4 A．a(chǎn)點 B．b點 C．c點 D．d點 答案　C 解析　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，速度減小，所以在c點速度最大． 題組一　分子力的宏觀表現(xiàn) 1．固體和液體很難被壓縮，其原因是(　　) A．分子已占據(jù)了整個空間，分子間沒有空隙 B．分子間的空隙太小，分子間只有斥力 C．壓縮時，分子斥力大于分子引力 D．分子都被固定在平衡位置不動 答案　C 解析　分子在做永

14、不停息的無規(guī)則的熱運動，且分子間存在著空隙，故A、D選項錯誤．壓縮固體和液體時，分子間的引力和斥力是同時存在的，只不過是斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力，故選項B錯誤，選項C正確． 2．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因為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接近到分子力起作用的距離內(nèi)，所以兩塊鐵

15、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項正確；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項正確；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項錯誤． 3．將下列實驗事實與產(chǎn)生的原因?qū)?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．糖在熱水中溶解得快 E．冰凍食品也會變干 a．固體分子也在不停地運動 b．分子運動的劇烈程度與溫度有關(guān) c．分子

16、間存在著空隙 d．分子間存在著引力 e．分子間存在著斥力 它們的對應(yīng)關(guān)系分別是① ，② ，③ ，④ ，⑤ .(在橫線上填上實驗事實與產(chǎn)生原因的符號) 答案　①Ac?、贐e?、跜d?、蹹b?、軪a 解析　A．水與酒精混合后體積變小，說明分子之間有間隙；B.固體很難被壓縮說明分子間有斥力；C.細(xì)繩不易拉斷，說明分子間有引力；D.糖在熱水中溶解得快，說明溫度越高，分子熱運動越劇烈；E.冷凍食品也會變干，說明固體分子也在做無規(guī)則運動． 題組二　分子力的特點 4．分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)分子

17、間距增加時，分子間的(　　) A．引力增加，斥力減小 B．引力增加，斥力增加 C．引力減小，斥力減小 D．引力減小，斥力增加 答案　C 解析　分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)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，但斥力變化的快，故C正確． 5．分子間的相互作用力由引力F引和斥力F斥兩部分組成，則(　　) A．F斥和F引是同時存在的 B．F引總是大于F斥，其合力總是表現(xiàn)為引力 C．分子之間的距離越小，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越大 D．分子之間的距離越小，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越小 答案　A 解析　分子間的引力和斥力是同時存在的，它們的大小都是隨分子間距離的增大而減小，隨

18、分子間距離的減小而增大，但斥力變化得更快一些．當(dāng)r＜r0時，合力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離的增大而減小．當(dāng)r＞r0時，合力表現(xiàn)為引力，引力的大小隨分子間距離的增大表現(xiàn)為先增大后減?。_選項是A. 6．兩分子間的作用力F與間距r的關(guān)系圖線如圖1所示，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．rr2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

19、時，兩分子間的作用力隨r的增大而逐漸增大，負(fù)號表示方向，故B正確；分子間同時存在引力和斥力，且均隨著距離的減小而增加，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． 7．有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠(yuǎn)處向甲靠近，直到不能再靠近為止，此過程中： (1)若不考慮其他作用力，則整個過程中乙分子的加速度怎么變化？ (2)不考慮其他作用力，乙分子的動能怎么變化？ 答案　(1)由于乙分子只受分子力作用，根據(jù)牛頓第二定律，乙分子的加速度與它所受的分子力成正比，也就是乙的加速度的變化與分子力的變化一致，即在整個過程中，乙分子的加速度大小是先增大后減小再增大，加速度的方向先是指向甲，后是沿甲、乙連線指向乙． (2)根據(jù)動能定理，乙分子的動能變化量等于合力即分子力對乙分子所做的功，由于分子力對乙分子先做正功后做負(fù)功，所以乙分子的動能先增大后減?。? 8