物理選修3－3(人教版) 2022年高中物理 第七章 第三節(jié) 分子間的作用力學(xué)案 新人教版選修3-3 1．知道分子間存在空隙． 2．知道分子之間同時存在引力和斥力，其大小與分子間距離有關(guān)． 3．知道分子間的距離r<r0時，實(shí)際表現(xiàn)的分子力為斥力，這個斥力隨r的減小而迅速增大．知道分子間的距離r>r0時，實(shí)際表現(xiàn)的分子力為引力，這個引力隨r的增大而減?。? 1．分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子之間存在著引力． 2．分子間雖然有空隙，但是用力壓縮物體，物體會產(chǎn)生反抗壓縮的彈力，這說明分子之間存在著斥力． 3．分子之間的引力和斥力的大小都跟分子間的距離有關(guān)，都隨著間距的增大而減小，隨間距的減小而增大，但斥力變化比引力快． 4．當(dāng)分子之間的距離等于r0時，其中一個分子所受的引力與斥力大小相等，這個分子所受合力為0；當(dāng)分子間距離小于r0時，作用力的合力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間距大于r0時，作用力的合力表現(xiàn)為引力． 5．分子動理論：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(yùn)動，分子之間存在著引力和斥力． 1．分子間存在空隙的實(shí)驗(yàn)． 擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動表明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，同時也反映了分子間有空隙．假若分子間無空隙，則無規(guī)則運(yùn)動無法實(shí)現(xiàn)． 2．以下事實(shí)也可以說明分子間是有空隙的． (1)氣體容易被壓縮，說明氣體分子間是有空隙的． (2)水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明液體分子間有空隙． (3)課本中的彩圖“掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子結(jié)構(gòu)照片”中的亮斑是碳原子，其黑色背景顯示了固體分子間也有空隙． (4)物體的熱脹冷縮現(xiàn)象正是由于物體分子間的空隙增大或縮小而造成的，這是氣體、液體和固體所共有的現(xiàn)象． 注：我們在估測分子大小時，常常把固體或液體分子看做是一個挨一個緊密排列的，其實(shí)，那只是為了研究方便而做的一種理想化的模型，真實(shí)的分子間是有空隙的． ?嘗試應(yīng)用 1．下列事實(shí)中，能說明分子間有間隙的是(D) A．用瓶子裝滿一瓶砂糖，反復(fù)抖動后總體積減小 B．手捏面包，體積減小 C．水很容易滲入沙土層中 D．水和酒精混合后的總體積小于二者原來的體積之和 解析：反復(fù)抖動砂糖、手捏面包，使總體積減小和水易滲入沙土層中只能說明宏觀物體間有空隙，不能說明微觀分子間有間隙，故答案為D. 1．說明分子間存在引力和斥力的現(xiàn)象及解析． (1)從宏觀上解析． 以固體物質(zhì)為例，物體在被拉伸時需要一定的外力，這表明組成物質(zhì)的分子之間存在著相互作用的引力，所以要使物體被拉伸，一定需要有外力來克服分子之間的引力；同時物體在被壓縮時也需要一定的外力，這表明組成物質(zhì)的分子之間還存在著相互作用力的斥力，因此要使物體被壓縮，一定需要有外力來克服分子之間的斥力． (2)從微觀上解析． 分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在著引力． 分子間有引力，而分子間又有空隙，沒有緊緊吸在一起，這說明分子間還存在著斥力． 2．分子間的相互作用力． 分子間同時存在相互作用的引力和斥力，分子間的引力和斥力都隨分子間的距離的變化而變化，而分子力是引力和斥力的合力．分子引力、斥力大小及其分子力跟分子距離的關(guān)系如下： (1)分子間引力和斥力均隨著分子間距離的增大而單調(diào)減小． (2)在0<r<r0的區(qū)間內(nèi)，分子力表現(xiàn)為斥力，這是因?yàn)榉肿娱g斥力大于引力；在0<r<r0的區(qū)間內(nèi)，表現(xiàn)為斥力的分子力隨著分子間距離的增大而減小，這是因?yàn)榉肿娱g斥力減小得比引力更快． (3)當(dāng)r＝r0(r0大約為10－10 m)時，分子力為零，這是因?yàn)榉肿娱g引力和斥力大小相等而達(dá)到平衡． (4)在r0<r<rm的區(qū)間內(nèi)，分子力表現(xiàn)為引力，這是因?yàn)榉肿娱g引力大于斥力；在r0<r<rm的區(qū)間內(nèi)，表現(xiàn)為引力的分子力隨著分子間距離的增大而增大，這是因?yàn)榉肿娱g斥力減小得比引力更快． (5)當(dāng)r＝rm時，表現(xiàn)為引力的分子力取得極大值，這一方面是因?yàn)榇藭r分子間引力大于斥力，另一方面還因?yàn)榇藭r分子間引力和分子間斥力隨著分子間距離的增大而減小得一樣快． (6)在rm<r<＋∞的區(qū)間內(nèi)，分子力表現(xiàn)為引力，同樣是因?yàn)榉肿娱g引力大于斥力；在rm<r<＋∞的區(qū)間內(nèi)，表現(xiàn)為引力的分子力隨著分子間距離的增大而減小，這是因?yàn)榉肿娱g引力減小得比斥力更快． ?嘗試應(yīng)用 2．下列現(xiàn)象中能說明分子間存在相互作用的是(A) A．一般固體難于拉伸，說明分子間存在引力 B．一般液體易于流動和變成小液滴，說明液體分子間有斥力 C．用打氣筒給自行車輪胎打氣，越打越費(fèi)力，說明氣體分子間存在斥力 D．高壓密閉的鋼罐中的油沿筒壁溢出，這是鋼分子對油分子的斥力 解析：固體難于拉伸，是分子引力的表現(xiàn)，故選項A正確．液體易于流動不是引力、斥力的表現(xiàn)，它的原因是化學(xué)鍵的作用；給自行車打氣費(fèi)力是因?yàn)闅怏w壓強(qiáng)變大，B、C錯誤．D項中說明鋼分子間有空隙，油從筒中溢出，是外力作用的結(jié)果，而不是鋼分子對油分子的斥力作用． 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(yùn)動； (3)分子之間存在著引力和斥力． 2．熱學(xué)分類． 熱學(xué)學(xué)習(xí)包括兩個方面：一方面是熱現(xiàn)象的宏觀理論，另一方面是熱現(xiàn)象的微觀理論． 分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎(chǔ)． ?嘗試應(yīng)用 3．下列涉及分子動理論的表述中，正確的是(A) A．物質(zhì)是由大量分子組成的 B．物體內(nèi)分子在一定條件下可以停止做無規(guī)則運(yùn)動 C．物體內(nèi)分子之間的作用力一定表現(xiàn)為引力 D．物體內(nèi)分子之間的作用力一定表現(xiàn)為斥力 解析：根據(jù)分子動理論，物質(zhì)是由大量分子組成的，分子是在永不停息地做無規(guī)則的運(yùn)動，物體內(nèi)分子之間的作用力存在引力和斥力，可表現(xiàn)為引力和斥力，A正確、BCD錯誤． 1．酒精和水混合后體積減小表明(B) A．分子間有相互作用力 B．分子間有空隙 C．分子永不停息地運(yùn)動 D．分子是微小的 解析：酒精與水混合后，由于酒精分子進(jìn)入了水分子間的空隙內(nèi)，故總體積在減??；故本現(xiàn)象說明分子間是有空隙的． 2．(多選)下列事例能說明分子間有相互作用力的是(ABD) 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 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；拉斷鋼繩需要一定外力，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)． 3．下列現(xiàn)象可以說明分子間有引力的是(A) A．用粉筆寫字在黑板上留下字跡 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 解析：毛皮摩擦的橡膠棒能吸引輕小的紙屑及兩帶電小球相吸是靜電力的作用，磁鐵吸引小鐵釘?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存在引力的結(jié)果，故A正確． 4．(多選)關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是(ABD) 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(yùn)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的 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(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動等實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，D對． 5．(多選)關(guān)于分子間相互作用力的以下說法中，正確的是(CD) A．當(dāng)分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力 B．分子力隨分子間的距離的變化而變化，當(dāng)r>r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大的快，故分子力表現(xiàn)為引力 C．當(dāng)分子間的距離r<r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表現(xiàn)為斥力 D．當(dāng)分子間的距離r＝10－9 m時，分子間的作用力可以忽略不計 解析：分子間的引力和斥力同時存在，當(dāng)分子間的距離r＝r0時，引力等于斥力，分子力為零，故A錯誤；分子力隨分子間的距離的變化而變化，當(dāng)r>r0時，分子間的作用力隨分子間距離的增大而減小，斥力減小的更快，故分子力表現(xiàn)為引力，故B錯誤；當(dāng)分子間的距離r<r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表現(xiàn)為斥力，故C正確；當(dāng)分子間的距離r＝10－9 m時，分子間的作用力可以忽略不計．故D正確． 6．當(dāng)表面平滑的太空飛行器在太空中飛行與灰塵互相摩擦?xí)r，很容易發(fā)生“黏合”現(xiàn)象，這是由于(C) 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 解析：分子間距離大于平衡位置而小于10r0時，分子間表現(xiàn)為引力． 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(dá)到分子力的作用范圍，而發(fā)生“黏合”，因此是分子力的作用．C項正確． 7．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(D) 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 解析：水由氣態(tài)凝結(jié)成液態(tài)的水，分子間距離變?。肿娱g同時存在引力和斥力，且引力和斥力都隨著分子間距離的減小而增大，故D正確． 8．如圖所示，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(BD) 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?yàn)椴ＡО迳媳砻媸艿酱髿鈮毫Γ岳Υ笥诓ＡО宓闹亓? D．因?yàn)槔饡r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 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． 9．如圖所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動，另一分子可位于x軸上不同位置處，圖中縱坐標(biāo)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(diǎn)，則(C) A．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點(diǎn)的橫坐標(biāo)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(diǎn)的橫坐標(biāo)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(diǎn)的橫坐標(biāo)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(diǎn)的橫坐標(biāo)數(shù)量級為 10－15 m 解析：表示引力的線與表示斥力的線的交點(diǎn)，橫坐標(biāo)表示分子間距r0，r0大約為10－10 m，由分子力特點(diǎn)可知當(dāng)r>r0時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；當(dāng)r<r0時，引力小于斥力，分子力表現(xiàn)為斥力，由此可知ab線表示引力，cd線表示斥力，C對，A、B、D錯． 10．甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子從遠(yuǎn)處靜止釋放，在分子力作用下靠近甲．圖中b點(diǎn)是引力最大處，d點(diǎn)是分子靠得最近處，則乙分子加速度最大處可能是(D) A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．d點(diǎn) 解析：a點(diǎn)分子力微弱，c點(diǎn)處分子間的作用力為零，乙分子的加速度為零．從a點(diǎn)到c點(diǎn)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(diǎn)到d點(diǎn)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的作用力做負(fù)功．由于到d點(diǎn)分子的速度為零，因分子引力做的功與分子斥力做的功相等，即cd·Lcd＝ac·Lac，所以Fd>Fb，故乙分子在d點(diǎn)加速度最大，正確選項為D.