2022年高中物理 第七章 分子動理論 第3講 分子間的作用力學(xué)案 新人教版選修3-3

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1、2022年高中物理 第七章 分子動理論 第3講 分子間的作用力學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標定位]　1.知道分子間同時存在著相互作用的引力和斥力.2.知道實際表現(xiàn)的分子力是斥力和引力的合力，記住分子力隨分子間距離變化的規(guī)律.3.能用分子力解釋簡單的現(xiàn)象． 一、分子間的作用力 1．分子間有空隙 (1)氣體很容易被壓縮，表明氣體分子間有很大的空隙． (2)水和酒精混合后總體積會變小，說明液體分子間有空隙． (3)壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能彼此進入到對方的內(nèi)部說明固體分子間也存在著空隙． 2．分子間的作用力 (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

2、力是引力和斥力的合力． (2)當兩個分子間的距離為r0時，分子所受的引力與斥力大小相等，此時分子所受的合力為零．當分子間的距離小于r0時，作用力的合力表現(xiàn)為斥力；當分子間的距離大于r0時，作用力的合力表現(xiàn)為引力． 二、分子動理論 1．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)則運動，分子之間存在著引力和斥力． 2．統(tǒng)計規(guī)律 (1)微觀方面：各個分子的運動都是無規(guī)則的，帶有偶然性． (2)宏觀方面：大量分子的運動有一定的規(guī)律，叫做統(tǒng)計規(guī)律．大量分子的運動受統(tǒng)計規(guī)律的支配． 一、正確認識分子間作用力 1．分子力的特點 (1)分子間總是同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)出來

3、的是它們的合力． (2)分子間作用力隨分子間距離而變化，引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力的變化比引力的變化要快．(如圖1所示) 圖1 當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0. 當rr0時，F(xiàn)引和F斥都隨分子間距離的增大而減小，但F斥減小得更快，分子力表現(xiàn)為引力． 當r≥10r0(10－9m)時，F(xiàn)引和F斥都十分微弱，可認為分子間無相互作用力(F＝0)． 可見：分子力是短程力，分子間的距離超過分子直徑的10倍，即1 nm的數(shù)量級時，可以認為分子間作用力為零，氣體分子間的作用力可忽略

4、不計． 2．分子力F隨距離變化的圖象 如圖1所示，當rr0時，合力隨距離的增大先增大后減?。? 例1　當兩個分子間的距離為r0時，正好處于平衡狀態(tài)，下列關(guān)于分子間作用力與分子間距離的關(guān)系的說法正確的是(　　) A．當分子間的距離r

5、力和斥力是同時存在的，當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，每個分子所受的合力為零，并非不受力；當rF引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯誤；當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大后減小到零，故C正確，D錯誤． 針對訓(xùn)練　兩個分子相距為r1時，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力，相距為r2時，表現(xiàn)為斥力，則下列說法正確的是(　　) A．相距為r1時，分子間沒有斥力存在 B．相距為r2時，分子間的斥力大于相距為r1時的斥力 C．相距為r2時，分子間沒有引力存在 D．相距為r1時，分子間的引

6、力大于相距為r2時的引力 答案　B 解析　兩個分子相距為r1時，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力，相距為r2時，表現(xiàn)為斥力，因分子間同時存在引力和斥力，則選項A、C錯誤；因分子間相距為r2時，表現(xiàn)為斥力，隨著距離的增大分子間的斥力減小，則分子間的斥力大于相距為r1時的斥力；分子間相距為r1時，表現(xiàn)為引力，隨著距離的增大，分子間的引力減小，則分子間的引力小于相距為r2時的引力，故選項D錯誤，選項B正確． 例2　如圖2所示，為分子力隨分子間距離變化的圖象，甲分子固定于坐標原點O，乙分子從無窮遠處靜止釋放，在分子力的作用下靠近甲．圖中b點是引力最大處，d點是分子靠得最近處，則乙分子速度最大處可能是

7、(　　) 圖2 A．a(chǎn)點 B．b點 C．c點 D．d點 答案　C 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功．故分子由a點到d點是先加速再減速，所以在c點速度最大，故C正確． 二、分子力的宏觀表現(xiàn)及分子動理論 1．分子力的宏觀表現(xiàn) (1)當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

8、一起形成固體或液體，說明分子間存在引力．固體有一定形狀，液體有一定的體積，而固、液分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時存在著斥力． 2．分子動理論 (1)內(nèi)容 ①物體是由大量分子組成的． ②分子在永不停息地做無規(guī)則運動． ③分子之間存在著引力和斥力 (2)熱學(xué)宏觀與微觀的兩個方面 一方面是關(guān)于熱現(xiàn)象的宏觀理論，另一方面是關(guān)于熱現(xiàn)象的微觀理論． 例3　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

9、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充分接近到分子力起作用的距離內(nèi)，所以兩塊鐵經(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． 針對訓(xùn)練　如圖3所示，兩個接觸面平滑

10、的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是(　　) 圖3 A．鉛分子做無規(guī)則熱運動 B．鉛柱受到大氣壓力作用 C．鉛柱間存在萬有引力作用 D．鉛柱間存在分子引力作用 答案　D 解析　當兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊時，接觸面上的分子與分子間的距離非常小，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，使鉛柱不脫落． 分子力的特點 1．分子間作用力由F引和F斥組成，下列說法錯誤的是(　　) A．F引和F斥同時存在 B．F引和F斥都隨分子間距增大而減小 C．分子力指F引和F斥的合力 D．隨分子間距增大，F(xiàn)斥減小，F(xiàn)引增大 答案　D 解析　F引和F斥在分子間同時存在，而且都隨分子

11、間距離增大而減小，隨分子間距離減小而增大，顯現(xiàn)出來的分子力是F引和F斥的合力． 2．關(guān)于分子間的作用力，下列說法正確的有(r0為分子的平衡位置)(　　) A．兩個分子間距離小于r0時，分子間只有斥力 B．兩個分子間距離大于r0時，分子間只有引力 C．兩個分子間距離由較遠逐漸減小到r0的過程中，分子力先增大后減小，為引力 D．兩個分子間距離由極小逐漸增大到r0的過程中，引力和斥力都同時減小，分子力表現(xiàn)為斥力 答案　CD 解析　關(guān)于分子之間的作用力，必須明確分子之間的引力和斥力是同時存在的，當r>r0時引力和斥力的合力表現(xiàn)為引力，而當r

12、分子間距離r＝r0時，分子力等于0，而當r>r0時分子力表現(xiàn)為引力，且r較大即兩個分子距離較遠時，分子間相互作用力亦趨于0，可知由較遠至r＝r0的過程中，分子力先增大后減小，即C選項正確；而分子間距離由極小逐漸增大到r＝r0時，分子間的引力和斥力都逐漸減小，分子力表現(xiàn)為斥力，故知D選項正確．綜上所述，正確選項為C、D. 分子力的宏觀表現(xiàn) 3．利用分子間作用力的變化規(guī)律可以解釋許多現(xiàn)象，下面的幾個實例中利用分子力對現(xiàn)象進行的解釋正確的是(　　) A．鋸條彎到一定程度就會斷裂是因為斷裂處分子之間的斥力起了作用 B．給自行車打氣時越打越費力，是因為胎內(nèi)氣體分子多了以后互相排斥造成的 C．從

13、水中拿出的一小塊玻璃表面上有許多水，是因為玻璃分子吸引了水分子 D．用膠水把兩張紙粘在一起，是利用了不同物質(zhì)的分子之間有較強的吸引力 答案　CD 4．下列現(xiàn)象中不能說明分子間存在分子力的是(　　) A．兩鉛塊能被壓合在一起 B．鋼繩不易被拉斷 C．水不容易被壓縮 D．空氣容易被壓縮 答案　D 解析　兩鉛塊能被壓合在一起、鋼繩不易被拉斷說明分子之間存在引力；而水不容易被壓縮是因為水分子間距小，輕微壓縮都會使分子力表現(xiàn)為斥力，因此選項A、B、C都能說明分子間存在分子力．空氣容易被壓縮是因為分子間距大，不能說明分子間存在分子力，因此選D. (時間：60分鐘) 題組一　分子力

14、的特點 1．“破鏡難圓”的原因是(　　) A．玻璃分子間的斥力比引力大 B．玻璃分子間不存在分子力的作用 C．一塊玻璃內(nèi)部分子間的引力大于斥力，而兩塊碎玻璃片之間，分子引力和斥力大小相等，合力為零 D．兩片碎玻璃之間，絕大多數(shù)玻璃分子間距離太大，分子引力和斥力都可忽略，總的分子引力為零 答案　D 解析　破碎的玻璃放在一起，由于接觸面的錯落起伏，只有極少數(shù)分子能接近到分子間有作用力的程度，因此，總的分子引力非常小，不足以使它們連在一起． 2．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．分子間距離減小時，引力和斥力

15、都增大，但斥力比引力增大得快 C．分子間距離減小時，引力和斥力都減小，但斥力比引力減小得快 D．當分子間距的數(shù)量級大于10－9 m時，分子力已微弱到可以忽略 答案　ABD 解析　分子間的引力和斥力同時存在，分子力指的是它們的合力，A正確；分子間的作用力與分子間距有關(guān)，當分子間距減小時，引力和斥力同時增大，但斥力比引力增大得快，故B正確，C錯誤；當分子間的距離大于10r0時，分子間的引力、斥力都很小，可忽略不計，D正確． 3．如圖1所示是描述分子引力與斥力隨分子間距離r變化的關(guān)系曲線，根據(jù)曲線可知下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．F引隨r增大而增大 B．F斥隨r增大而減小

16、 C．r＝r0時，F(xiàn)斥與F引大小相等 D．F引與F斥都隨r減小而增大 答案　BCD 4．如圖2所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標原點O處不動，另一分子可位于x軸上不同位置處，圖中縱坐標表示這兩個分子間分子力的大小，兩條曲線分別表示斥力和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2 A．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標數(shù)量級為10－15 m B．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標數(shù)量級為10－10 m C．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標數(shù)量級為10－10 m D．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標數(shù)量級為1

17、0－15 m 答案　C 解析　表示引力的線與表示斥力的線的交點，橫坐標表示分子間距r0，r0大約為10－10 m，由分子力特點可知當r>r0時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；當r

18、乙兩分子間的距離大于r0時，分子力為引力，對乙做正功；分子間的距離小于r0時，分子力為斥力，對乙做負功，正確選項為C. 6．一般情況下，分子間同時存在分子引力和分子斥力．若在外力作用下兩分子的間距達到不能再靠近為止，且甲分子固定不動，乙分子可自由移動，則去掉外力后，當乙分子運動到相距很遠時，速度為v，則在乙分子的運動過程中(乙分子的質(zhì)量為m)下列說法錯誤的是(　　) A．乙分子的動能變化量為mv2 B．分子力對乙分子做的功為mv2 C．分子引力比分子斥力多做了mv2的功 D．分子斥力比分子引力多做了mv2的功 答案　C 解析　由動能定理可知A、B正確．乙分子遠離過程中，分子斥力做

19、正功，分子引力做負功，動能增加mv2，故分子斥力比分子引力多做mv2的功，C錯誤，D正確．故選C. 7．兩個分子從遠處(r>10－9 m)以相等的初速度v相向運動，在靠近到距離最小的過程中，其動能的變化情況為(　　) A．一直增加 B．一直減小 C．先減小后增加 D．先增加后減小 答案　D 解析　從r>10－9 m到r0時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，隨距離的減小，分子力做正功，分子動能增加；當分子間距離由r0減小時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨距離減小，分子間作用力做負功，分子動能減小，D正確，A、B、C錯誤． 題組三　分子力的宏觀表現(xiàn)，分子動理論 8．關(guān)于分子動理論，下列說

20、法正確的是(　　) A．物體是由大量分子組成的 B．分子永不停息地做無規(guī)則運動 C．分子間有相互作用的引力或斥力 D．分子動理論是在一定實驗基礎(chǔ)上提出的 答案　ABD 解析　由分子動理論可知A、B對，分子間有相互作用的引力和斥力，C錯．分子動理論是在擴散現(xiàn)象、布朗運動等實驗基礎(chǔ)上提出的，D對． 9．下列現(xiàn)象可以說明分子間有引力的是(　　) A．用粉筆在黑板上寫字留下字跡 B．兩個帶異種電荷的小球相互吸引 C．用毛皮摩擦過的橡膠棒能吸引輕小的紙屑 D．磁體吸引附近的小鐵釘 答案　A 解析　毛皮摩擦的橡膠棒能吸引輕小的紙屑及兩帶異種電荷的小球相吸是靜電力的作用，磁鐵吸引小

21、鐵釘?shù)牧κ谴艌隽?，二者跟分子力是不同性質(zhì)的力，故B、C、D錯．粉筆字留在黑板上是由于粉筆的分子與黑板的分子間存在引力的結(jié)果，故A正確． 10．下列事例能說明分子間有相互作用力的是(　　) A．金屬塊經(jīng)過鍛打能改變它原來的形狀而不斷裂 B．拉斷一根鋼繩需要用一定的外力 C．食鹽能溶于水而石蠟卻不溶于水 D．液體一般很難壓縮 答案　ABD 解析　金屬塊鍛打后能改變形狀而不斷裂，說明分子間有引力；拉斷一根鋼繩需要一定的外力，也說明分子間有引力；而液體難壓縮說明分子間存在斥力，液體分子間距較小，壓縮時分子斥力很大，一般很難壓縮；食鹽能溶于水而石蠟不溶于水是由物質(zhì)的溶解特性決定的，與分子間的相互作用無關(guān)． 11．如圖3所示，把一塊干凈的玻璃板吊在測力計的下端，使玻璃板水平地接觸水面，用手緩慢豎直向上拉測力計，則玻璃板在拉離水面的過程中(　　) 圖3 A．測力計示數(shù)始終等于玻璃板的重力 B．測力計示數(shù)會出現(xiàn)大于玻璃板重力的情況 C．因為玻璃板上表面受到大氣壓力，所以拉力大于玻璃板的重力 D．因為拉起時還需要克服水分子對玻璃板分子的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力 答案　BD 解析　玻璃板被拉起時，受到水分子的引力作用，故拉力大于玻璃板的重力，與大氣壓無關(guān)，所以B、D正確．