高中物理分子间的作用力人教版选修

3分子间的作用力1.通过实验知道分子间存在着间隙和作用力.2.理解分子间斥力和引力，知道它们都随距离的增大而减小，但斥力比引力减小得更快.3.知道分子力为零时分子间距离r0的数量级，明确什么条件下表现为斥力，什么条件下表现为引力.4.知道分子动理论的内容.重点：斥力和引力随距离变化的关系图象的理解.难点：分子力随距离的变化规律.一、分子间的作用力1.分子间有空隙（1）气体很容易被压缩，说明气体分子间有很大的_____.（2）水和酒精混合后总体积_____，说明液体分子之间存在着空隙.（3）压在一起的金片和铅片的分子，能_____到对方的内部，说明固体分子之间有空隙.空隙减小扩散2.分子间的作用力（1）分子间同时存在着相互作用的_____和_____.（2）当两个分子的距离为r0时，分子所受的引力与斥力大小_____，此时分子所受的合力_____；当分子间的距离小于r0时，作用力的合力表现为_____；当分子间的距离大于r0时，作用力的合力表现为_____.引力斥力相等为零引力斥力【判一判】（1）气体容易被压缩，说明气体分子之间有空隙.（）（2）固体和液体难压缩，说明分子之间没有空隙.（）（3）分子间的引力随距离的增大而增大，斥力随距离的增大而减小.（）提示：气体、液体和固体分子间都有空隙，（1）正确、（2）错误；分子间的引力和斥力都随距离的增大而减小，（3）错误.二、分子动理论1.内容:物体是由_________组成的,分子在永不停息地做________运动,分子之间存在着_____和_____.2.统计规律：由大量_________的整体所表现出来的规律.大量分子无规则引力斥力偶然事件【想一想】物体是由大量分子组成的，分子又在永不停息地做无规则运动，那么为什么大量分子能聚在一起形成液体或固体而不散开？提示：由于分子间存在引力，引力使分子聚集在一起不分开.分子间的作用力【探究导引】人们常说“破镜难重圆”，也就是把镜子打碎之后很难再恢复原样，请思考以下问题：（1）在打碎之前，玻璃分子靠什么结合在一起？（2）打碎之后的玻璃片再靠在一起时，分子之间还有作用力吗？【要点整合】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，而实际表现出来的是分子力，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.分子间距离等于r0（数量级为10-10m）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.分子力与分子间距离的关系F引=F斥F引＞F斥F引＜F斥F=0F表现为引力F表现为斥力F=0F引和F斥十分微弱r＞r0r＜r0F随r变化的关系如图：当r＜r0时，合力随距离的增大而减小；当r＞r0时，合力随距离的增大先增大后减小.3.分子力模型如图所示，用两个小球中间连有一个弹簧的模型来比喻分子及其间的分子力：小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力.弹簧所处的状态象征分子力的合力原长零压缩斥力拉伸引力【特别提醒】（1）分子间距为r0时，引力与斥力大小相等.分子力为零并不是无引力和斥力，且此时分子并不是静止不动而是在平衡位置附近振动.（2）分析分子间作用力，应掌握分子力随分子间距离r的变化关系图象.【典例1】（2011·广东高考）如图所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是（）A.铅分子做无规则热运动B.铅柱受到大气压力作用C.铅柱间存在万有引力作用D.铅柱间存在分子引力作用【思路点拨】解答本题时应注意以下两点:关键点（1）铅是一种软质金属.（2）分子力是一种短程力.【规范解答】选D.挤压后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围，故铅柱不脱落的主要原因是分子之间的引力，故D正确，A、B、C错误.【总结提升】分子力问题的分析方法（1）首先要分清是分子力还是分子引力或分子斥力.（2）分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小.（3）分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是r=r0时，分子力为零但引力和斥力大小相等，均不为零；二是r≥10r0时，分子力以及引力、斥力都可忽略，可以看做是零.所以当rr0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当rr0时，分子间距由r0增大到10r0，分子力先增大后减小.统计规律及分子间相互作用的宏观表现【探究导引】我们知道物体是由分子组成的，那为什么物体有固态、液态、气态等不同物质形态呢？我们用力拉橡皮筋，为什么感到橡皮筋有弹力呢？【要点整合】1.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.2.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.3.分子力与物体三态不同的宏观特征分子间的距离不同，分子间的作用力表现也就不一样.（1）固体：固体分子间的距离小，分子之间的作用力表现明显，其分子只能在平衡位置附近做范围很小的无规则振动.因此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状.（2）液体：液体分子间的距离也很小，液体分子可以在平衡位置附近做无规则振动，而且液体分子的平衡位置不是固定的，因而液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状.（3）气体：气体分子间距离较大，彼此间的作用力极为微小，可认为分子除了与其他分子或器壁碰撞时有相互作用外，分子力可忽略.所以气体没有一定的体积，也没有一定的形状，总是充满整个容器.【特别提醒】（1）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，但大量分子力的宏观表现合力却很大.（2）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.【典例2】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【思路点拨】解答本题时应注意以下两点:关键点（1）物体焊接或结合在一起，一定是分子间引力作用的结果.（2）物体不能结合在一起，不是因为分子间有斥力，而是因为分子间的距离达不到引力作用的距离.【规范解答】选A、B、C.高温高压下，铁分子运动非常剧烈，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，所以两块铁经高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的道理，A、C正确；通常情况下，气体分子间的距离大于分子直径的10倍以上，分子力非常微弱，气体分子可以做无规则的运动，从而充满整个空间，所以B正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使断面间距接近到分子引力作用的距离，故碎玻璃不能结合在一起，D错误.【温馨提示】分子间的引力和斥力均随分子间距离的变化而改变，结合图象考查分子引力、斥力是一大热点.考查内容分子引力和斥力【典例】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和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（）A.ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10-15mB.ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10-10mC.ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10-10mD.ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10-15m【思路点拨】e点为两曲线的交点，说明在e点斥力和引力大小相等，为平衡位置.选项中让区分哪条线表示引力，哪条线表示斥力，可以利用斥力和引力变化的不同，即斥力变化快，也可以利用分子间距大于r0时，引力大于斥力来判断.【规范解答】选C.表示引力的线与表示斥力的线的交点，其横坐标表示分子间距r0,r0大约为10-10m，由分子力特点可知r＞r0时，引力大于斥力，分子力表现为引力；r＜r0时，引力小于斥力，分子力表现为斥力，由此可知ab线表示引力，cd线表示斥力，C对，A、B、D错.结合分子力与分子间距离的变化关系处理有关问题根据分子力与分子间距的关系，结合牛顿运动定律可分析有关分子的运动问题.（1）分子力与分子运动方向相同，分子做加速运动，分子力做正功，分子动能增加.（2）分子力与分子运动方向相反，分子做减速运动，分子力做负功，分子动能减少.【案例展示】（2012·盐城高二检测）如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图象如图.现把乙分子从r3处由静止释放,则（）A.乙分子从r3到r1一直加速B.乙分子从r3到r2过程中呈现引力,从r2到r1过程中呈现斥力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【规范解答】选A、C.乙分子从r3到r1一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过程中一直呈现引力，B错误；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.易错选项错误原因不理解分子间作用力与分子间距离关系图象的含义，误认为从r2到r1分子间作用力为斥力分子在r1处时，分子力为零，误认为r3到r1过程中分子力由某一值一直减小到零BD【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：