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1、2022高中物理 第七章 分子動理論 課時3 分子間的作用力學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標定位] 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 [問題設(shè)計] 圖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？ 答案　不相等；因為玻璃板和液面之間有分子引力，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. [要點提煉] 1.在任何情況下，分子間總是同時

2、存在著引力和斥力，而實際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力. 2.分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，隨分子間距離r的減小而增大，但斥力變化得快. 3.分子力與分子間距離變化的關(guān)系 (1)分子間距離r＝r0(平衡距離)時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為零，所以分子間距離等于r0的位置叫平衡位置. (2)當(dāng)rF引，分子力F表現(xiàn)為斥力. (3)當(dāng)r>r0時，F(xiàn)斥r0時，合力隨分

3、子間距離的增大先增大后減小. 圖2 二、分子動理論 [問題設(shè)計] 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？ 答案　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. [要點提煉] 1.分子動理論的內(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.分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎(chǔ)，大量分子的集體行為受到統(tǒng)計規(guī)律的支配

4、. 3.分子間相互作用的宏觀表現(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，以抗拒外界對它的拉伸. (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，以抗拒外界對它的壓縮. 一、分子力的宏觀表現(xiàn) 例1　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，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) D.用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) 解析　水是液體、鐵是固體，正常情況

5、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，分子力的宏觀表現(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，分子力的宏觀表現(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大于r0，分子間幾乎無作用力，就是有作用力，也表現(xiàn)為引力，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.故正確答案為A、D. 答案　

6、AD 二、分子力的特點 例2　關(guān)于分子間的相互作用力，下列說法中正確的是(　　) A.分子力隨分子間距的增大而減小 B.分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而減小 C.分子間同時存在引力和斥力 D.當(dāng)分子間距r>r0時，分子間只有引力 解析　分子間同時存在引力和斥力，這兩個力都隨分子間距的變化而變化，變化情況如圖所示.引力、斥力都隨分子間距的增大而減小，但分子力(引力與斥力的合力)卻不是這樣.當(dāng)分子間距rr0時，引力比斥力大，分子力表現(xiàn)為引力，在某階段逐漸增大，然后又逐漸減小.通過上面的分析可知，B、C項是正確的

7、，A、D項是不正確的.故正確答案為B、C. 答案　BC 針對訓(xùn)練　甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關(guān)系圖象如圖3所示.現(xiàn)把乙分子從r3處由靜止釋放，則(　　) 圖3 A.乙分子從r3到r1一直加速 B.乙分子從r3到r2過程中呈現(xiàn)引力，從r2到r1過程中呈現(xiàn)斥力 C.乙分子從r3到r1過程中，兩分子間的分子力先增大后減小 D.乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先減小后增大 答案　AC 解析　乙分子從r3到r1一直受甲分子的引力作用，且分子間作用力先增大后減小，故乙分子做加速運動，A、C正確；乙分子從r3到r1過

8、程中一直呈現(xiàn)引力，B錯誤；乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先增大后減小再增大，D錯誤. 三、分子力的功 例3　分子甲和乙距離較遠，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 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)

9、向甲移近時要克服分子力做功.故正確答案為D. 答案　D 1.(分子力的宏觀表現(xiàn))如圖4所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是(　　) 圖4 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　擠壓后的鉛分子之間的距離可以達到分子之間存在相互作用力的距離范圍，故不脫落的主要原因是分子之間存在引力，故D正確，A、B、C錯誤. 2.(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

10、.可能減小 答案　CD 解析　分子間同時存在的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，題設(shè)的r是大于r0(平衡距離)還是小于r0未知，增大多少也未知.由圖可知，分子間距離r在從無限小到無限大的區(qū)間內(nèi)，分子力隨r的增大是先減小后增大，再減小. 3.(分子力的特點)如圖5所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標系原點O處不動，另一分子可位于x軸正半軸上不同位置處，圖中縱坐標表示這兩個分子間分子力的大小，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5 A.ab線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標約為10－15 m B.ab線表示斥力，cd線表示引

11、力，e點的橫坐標約為10－10 m C.ab線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標約為10－10 m D.ab線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標約為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. 4.(分子力的功)如圖6所示，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6 A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 答案　

12、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　擴散現(xiàn)象說明了分子在做無規(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，

13、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

14、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.表面平滑的太空飛行器在太空中飛行與灰塵相互摩擦?xí)r，很容易發(fā)生“黏合”現(xiàn)象，這是由于(　　) A.摩擦生熱的作用 B.化學(xué)反應(yīng)的作用 C.分子力的作用 D.萬有引力的作用 答案　C 解析　當(dāng)表面平滑的飛行器在太空中與灰塵相互摩擦?xí)r，可以使飛行器表面與灰塵的距離達到分子力作用的范圍內(nèi)，而發(fā)生“黏合”，因此是分子力的作用，C項正確. 題組二　分子力的特點 4.分子間同時存在

15、著引力和斥力，當(dāng)分子間距增加時，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.清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠，這一物理過程中，水分子間的(　　) A.引力消失，斥力增大 B.斥力消失，引力增大 C.引力、斥力都減小 D.引力、斥力都增大 答案　D 解析　因為空氣中的水汽凝結(jié)成水珠時，分子間的距離變小，而分子引力和分子斥力均隨著分子間距離的減小而增大，故

16、D選項正確. 6.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)為先增大后減小.正確選項是A. 題組三　分子力的功 7.兩個分子從遠處(r>10－9 m

17、)以相等的初速度v相向運動，在靠近到不能再靠近的過程中，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(dāng)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. 8.有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠處向甲靠近，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功，所以乙分子的動能先增大后減小.