人教版高中物理选修3课件第7章 分子动理论-3分子间的作用力 49页

§3.分子间的作用力 § 一、分子间的作用力 § 1．分子间有空隙 § (1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，表 明气体分子间有很大的 ． § (2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体 积会 ，说明液体分子间有 ． § (3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅 片，各自的分子能 到对方的内部说 明 固 体 分 子 间 也 存 在 着 ． 空隙 变小 间(空)隙 彼此进入 空隙 § 2．分子间的作用力 § (1)分子间同时存在着相互作用的 和 ．分子间实际表现出的作用力是引力和 斥力的 ． § (2)分子间作用力与分子间距离变化的关系(如 图所示)：分子间的引力和斥力都随分子间距 离r的增大而 ，随分子间距离的减小而 ．但斥力比引力变化得 ． 引力 斥力 合力 减小 增大 快 § ①当r＝r0时， ，此时分子所 受合力为 ． § ②当rF 引斥力 F引＞F 斥引力 § 二、分子动理论 § 1．内容：物体是由 分子组成的，分 子 在 做 的无规则运动，分子之间存在着 和 ． § 2．统计规律 § (1)微观方面：各个分子的运动都是 的，带有偶然性． § (2)宏观方面： 的运动有一定的 规律，叫做统计规律．大量分子的运动受 的支配. 大量 永不停息 引力 斥力 无规则 大量分子 统计规律 § 一、分子间同时存在相互作用的引力和斥力的 解释 § 1．从宏观上解释 § (1)以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一 定的外力，这表明组成物体的分子之间存在着 相互作用的引力，所以要使物体被拉伸，一定 需要有外力来克服分子之间的引力． § (2)同样，物体在被压缩时也需要一定的外力， 这表明组成物体的分子之间还存在着相互作用 的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外 力来克服分子之间的斥力． § 2．从微观上解释 § (1)分子间虽然有空隙，但大量分子却能聚集 在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着 引力． § (2)分子间有引力，而分子间又有空隙，没有 紧紧吸在一起，这说明分子间还存在着斥力． § 下列说法正确的是(　　) § A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥 力的宏观表现 § B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存 在斥力的宏观表现 § C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真 空(马德堡半球)，用力很难拉开，这是分子间 存在吸引力的宏观表现 § D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分 子间存在吸引力的宏观表现 § 解析：　 § 答案：　AD § 二、如何借助弹簧小球模型理解分子力？ 分子 间距 离 分子间引力与 斥力的关系 分子力 分子力模型 r＝r0 引力等于斥力 零 r＜r0 引力小于斥力， 随着分子间距 离的减小，分 子间的引力和 斥力同时增大， 但是斥力增大 得快 表现为 斥力， 且分子 力随分 子间距 的减小 而增大 分子 间距 离 分子间引力 与斥力的关 系 分子力 分子力模 型 r＞r0 引力大于斥 力，随着分 子间距离的 增大，分子 间的引力和 斥力同时减 小，但是斥 力减小得快 表现为引 力，且分 子力随分 子间距的 增大，先 增大后减 小 § 分子甲和分子乙距离较远，设分子甲 固定不动，分子乙逐渐向分子甲靠近，直到不 能再靠近．在这一过程中(　　) § A．分子力总是对分子乙做正功 § B．分子乙总是克服分子力做功 § C．先是分子乙克服分子力做功，然后分子力 对分子乙做功 § D．先是分子力对分子乙做正功，然后分子乙 克服分子力做功 § 解析：　由于分子间距大于r0时，分子力表现 为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处 的过程中分子力做正功；由于分子间距离小于 r0时分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子 甲r0处继续移近分子甲时要克服分子力做功， 故D正确． § 答案：　D § 三、根据分子力解释物体三种状态的宏观特征 § 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．液态：液体分子间的距离也很小，分子之 间的作用力也能体现得比较明显，但与固体分 子相比，液体分子可以在平衡位置附近做范围 较大的无规则振动，而且液体分子的平衡位置 不是固定的，是不断移动的，因此液体虽然具 有一定的体积，却没有固定的形状． § 3．气体：气体分子间的距离较大，分子之间 的作用力极小，可认为气体分子除了与其他气 体分子或器壁碰撞时有相互作用外，分子力可 忽略．因而气体分子总是做匀速直线运动，直 到碰撞时才改变方向．所以气体没有一定的体 积，也没有一定的形状，总是充满整个空间． § ◎ 教材资料分析 § 〔思考与讨论〕——教材P9 § 请在图中作出一个分子所受另一个分子的斥力 与引力的合力随分子间距离r变化的图象．例 如，当r＝OP时，这个分子所受斥力的大小可 用线段PC的长度表示，所受引力的大小用PD的 长度表示，从C向下作CQ＝PD，于是线段PQ的 长度就代表了合力F的大小：F＝F斥－F引，再 作出r取其他大约10个值时代表合力的点，连 成平滑曲线，这条曲线将在第5节用到，因此 作图时要尽可能准确，讨论这条曲线的含义． § 【点拨】　从图中看出引力和斥力都随分子间 距的增大而减小，但斥力减小得快，分子间的 作用力(合力)随分子间距离的增大先减小到零， 再增大到某一值，再减小. § (2011·苏州联考)如图，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10－15 m § B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横 坐标数量级为10－10 m § C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横 坐标数量级为10－10 m § D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横 坐标数量级为10－15 m § 解析：　表示引力的线与表示斥力的线的交点， 横坐标表示分子间距r0，r0大约10－10 m，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． § 答案：　C § 【反思总结】　分子力问题的分析方法 § (1)平衡位置时，引力与斥力大小相等合力为 零． § (2)r＞r0时，表现为引力；r＜r0时表现为斥 力． § (3)引力、斥力均随距离变大而变小，斥力变 化更快一些． § 【跟踪发散】　1－1：如图所示，甲分子 固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静 止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b 点是引力最大处，d点是两分子靠得最近处， 则乙分子加速度最大处可能是(　　) § A．a点　　　　　　　 B．b点 § C．c点 D．d点 § 解析：　由分子力与分子之间距离的图象可以 看出，在a、b、c、d四点中，乙分子在d点时 分子力最大，根据牛顿第二定律知在d点时乙 分子的加速度最大． § 答案：　D § 下列说法中正确的是(　　) § A．往一杯水里放几粒盐，盐粒沉在水底，逐 渐溶解，过一段时间，上面的水也咸了，是食 盐分子做布朗运动的结果 § B．把一块铅和一块金表面磨光后紧压在一起， 在常温下放置四五年，结果金和铅互相渗入， 这是两种金属分子做布朗运动的结果 § C．扩散现象不但说明分子永不停息地做无规 则运动，同时也说明了分子间是有空隙的 § D．压缩气体比压缩固体和液体容易得多，这 是因为气体分子间的距离远大于液体和固体分 子间的距离 § 解析： § 答案：　CD 　 选项 个性分析 A错 误 上面的水变咸是食盐分子扩散的结果 B错 误 两种金属互相渗入是它们的分子相互 扩散的结果 C正 确 扩散现象中不同物质的分子相互渗透， 说明分子间有空隙 D正 确 气体极易被压缩，是因为气体分子之 间的距离是分子直径的10倍以上，分 子间的作用力很小，可忽略不计，而 固体、液体分子之间的距离很小，压 缩时分子间斥力较大，不易被压缩 § 【跟踪发散】　2－1：将下列实验事实与产生 的原因对应起来 § A．水与酒精混合体积变小 § B．固体很难被压缩 § C．细绳不易拉断 § D．糖在热水中溶解得快 § E．冰冻食品也会变干 § a．固体分子也在不停地运动 § b．分子运动的剧烈程度与温度有关 § c．分子间存在着空隙 § d．分子间存在着引力 § e．分子间存在着斥力 § 它们的对应关系分别是：A—________；B— ________；C—________；D—________； E—________.(在横线上填上与实验事实产生 原因前后对应的符号) § 答案：　c　e　d　b　a § 分子甲和分子乙距离较远，设甲分子固定 不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再 近的这一过程中(　　) § A．分子力总是对乙分子做正功 § B．乙分子总是克服分子力做功 § C．先是乙分子克服分子力做功，然后分子力 对乙分子做正功 § D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子 克服分子力做功 § 解析：　由于分子间距大于r0时，分子力表现 为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处 的过程中如图分子力做正功；由于分子间距离 小于r0时分子力表现为斥力，因此分子乙从距 分子甲r0处继续移近甲时要克服分子力做功． § 答案：　D § 【反思总结】　(1)判断分子力是做正功还是 负功，依据分子力的方向与位移方向的关系． § (2)由于分子力做功，引起分子能量的改变是 我们以后要学习的内容． § 答案：　ABD § 1．如图所示是描述分子引力与斥力随分子 间距离r变化的关系曲线，根据曲线可知下 列说法中正确的是(　　) § A．F引随r的增大而增大 § B．F斥随r的增大而减小 § C．r＝r0时，F斥与F引大小相等 § D．F引和F斥随r的增大而减小 § 解析：　F引和F斥均随r的增大而减小，当r＝ r0时，F引＝F斥，方向相反，合力F＝0. § 答案：　BCD § 2．关于分子动理论，下述说法不正确的是(　 　) § A．物质是由大量分子组成的 § B．分子永不停息地做无规则运动 § C．分子间有相互作用的引力或斥力 § D．分子动理论是在一定实验基础上提出的 § 解析：　由分子动理论可知A、B对，分子间 有相互作用的引力和斥力，C错．分子动理论 的提出是在扩散现象、布朗运动等实验基础上 提出的，D对． § 答案：　C § 3．(2011·广州高二检测)表面平滑的太空飞行 器在太空中飞行与灰尘互相摩擦时，很容易发 生“黏合”现象，这是由于(　　) § A．摩擦生热的作用 B．化学反应的 作用 § C．分子力的作用 D．万有引力的 作用 § 解析：　当表面平滑的飞行器在太空中与灰尘 相互摩擦时，可以使飞行器表面与灰尘的距离 达到分子力的作用范围，而发生“黏合”，因 此是分子力的作用．C项正确． § 答案：　C § 4．下列说法正确的是(　　) § A．用打气筒打气很费劲，这是气体分子间存 在斥力的宏观表现 § B．水的体积很难被压缩，这是水分子间存在 斥力的宏观表现 § C．气缸中的气体膨胀推动活塞，这是分子间 的斥力对外做功的宏观表现 § D．夏天轮胎容易爆裂，说明温度越高，气体 分子间的斥力越大 § 解析：　用打气筒打气费劲，是由于气体压强 的原因，气体分子间距离很大，分子斥力很小 且小于分子引力，气体分子由于热运动而对容 器壁产生了压强，因此通过活塞压缩气体时就 会感到有很大的压力，A错；水的分子间距在 平衡距离r0附近，因此在压缩水时，水分子间 的斥力增大比引力增大得快，对外呈斥力，这 就是水很难压缩的原因，B正确；C、D同A项 一样，气缸和轮胎中的气体对活塞或轮胎产生 压力，C、D错． § 答案：　B § 5．(2010·四川卷)下列现象中不能说明分子间 存在分子力的是(　　) § A．两铅块能被压合在一起　　　　　 § B．钢绳不易被拉断 § C．水不容易被压缩 § D．空气容易被压缩 § 解析：　钢绳不易被拉断，说明钢绳分子间 存在相互作用的引力．水不易被压缩，因为压 缩使水分子间距离比平衡距离减小，分子间斥 力比引力增加的快，因此分子力表现为斥 力．两铅块能被压合在一起，是分子间距离达 到引力距离，分子力表现为引力的结果．空气 容易被压缩，是因为气体分子距离远大于r0， 绝大部分空间是间隙，分子力可忽略不计．因 此正确选项为D. § 答案：　D § 6. (2011·广东卷·13)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 § 解析：　当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接 触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之 间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落． § 答案：　D