2017-2018学年高中物理人教版选修3-3教学案：第七章第3节分子间的作用力Word版含解析全面版.doc

第3节分子间的作用力

1.分子间存在着相互作用的引力和斥力，其合力表现为分子力。
2．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减少，随分子间距离的减小而增大；但斥力比引力变化更快。
3．分子动理论：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。

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空隙。
(2)水和酒精混合后总体积减小，说明液体分子之间存在着空隙。
(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间有空隙。
2．分子间的作用力
(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。
(2)当两个分子的距离为r0时，分子所受的引力与斥力大小相等，此时分子所受的合力为零；当分子间的距离小于r0时，作用力的合力表现为斥力；当分子间的距离大于r0时，作用力的合力表现为引力。
二、分子动理论
1．内容
物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。
2．统计规律
(1)微观方面：各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性。
(2)宏观方面：大量分子的运动有一定的规律，叫做统计规律。大量分子的集体行为受统计规律的支配。

1．自主思考——判一判
(1)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(√)
(2)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。(×)
(3)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，这是分子间存在引力的宏观表现。(×)
(4)用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现。(√)
(5)气体容易被压缩，说明气体分子之间有空隙。(√)
(6)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。(×)
2．合作探究——议一议
(1)当压缩物体时，分子间的作用力表现为斥力，物体“反抗”被压缩，这时分子间还有引力吗？
提示：分子间同时存在分子引力和斥力，当物体被压缩时，分子斥力大于分子引力，分子间表现为斥力，此时分子间仍存在引力。
(2)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而不分开。
(3)无缝钢筒中的高压油，当筒中压力达到足够大时，为什么会有油从筒壁中渗出？
提示：尽管钢材坚硬、致密，但它也是由分子组成的(金属原子或离子)，分子之间存在着空隙，在高压下，油分子就会穿越钢筒渗到外部。

对分子力的理解

1．结合弹簧小球模型理解分子间的作用力
分子间距离
分子间引力与斥力的关系
分子力
弹簧小球模型
r＝r0
F引＝F斥
零

r＜r0
随r的减小，F引、F斥都增大，F斥比F引增大得快，F斥＞F引
分子力表现为斥力

r＞r0
随r的增大，F引、F斥都减小，F斥比F引减小得快，F斥＜F引
分子力表现为引力

r＞10r0
分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计
零

2．分子力F随r变化的关系

图7­3­1
当rr0时，F随r的增大，先增大后减小，如图7­3­1所示。

[典例]　当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是(　　)
A．当分子间的距离r＜r0时，它们之间只有斥力作用
B．当分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，分子不受力
C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小
[解析]分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r＜r0，F斥＞F引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误。当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大再减小到零，故C正确，D错误。
[答案]C

(1)无论分子间的距离如何，分子引力和分子斥力都是同时存在的，不会出现只有引力或只有斥力的情况。
(2)要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概念。

1.如图7­3­2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(　　)

图7­3­2
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：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。
2．(多选)下列现象可以说明分子间存在引力的是(　　)
A．打湿了的两张纸很难分开
B．磁铁吸引附近的小铁钉
C．用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开
D．用电焊把两块铁焊在一起
解析：选ACD　分子间的引力必须使分子间的距离小到一定程度才能发生作用。纸被打湿后，水分子填充了两张纸之间的凹凸部分，使水分子与两张纸的分子接近到分子引力作用范围而发生作用。电焊也是使两块铁熔化后使铁分子达到引力作用范围而发生作用。这都说明分子间存在引力。木柴是固体，其分子间距离很近，要使木柴分开就必须用很大的力来克服大量木柴分子的引力，这也说明分子间存在引力。磁铁对小铁钉的吸引力在较大距离内都可发生，这是磁力的作用。故A、CD正确。
3．关于分子间作用力，下面说法中正确的是(其中r0为分子平衡位置之间的距离)(　　)
A．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力
B．两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力
C．压缩物体时，分子间斥力增大，引力减小
D．拉伸物体时，分子间斥力和引力都减小
解析：选D　分子间的引力和斥力是同时存在的，当r>r0时，它们的合力表现为引力；当r情况：固体分子之间的距离接近r0，分子间距离增大或减小时，分子间有较强的作用力，分子的无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。
(2)液体分子运动情况：固体受热温度升高，最终熔化为液体，对大多数物质来说，分子之间距离大约增加3%。因此，液体分子之间作用力很接近固体的情况，分子间有较强的作用力，分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。但由于分子间距离有所增加，使分子也存在移动性，所以液体在宏观上有一定的体积，而又有流动性，因此没有固定的形状。
(3)气体分子运动情况：液体汽化时体积约扩大为原来的1 000倍，说明分子间距离约增加为原来的10倍。因此气体分子间距离数量级在10－9 m左右，分子间除碰撞时有相互作用力外，彼此之间几乎没有分子作用力。所以气体在宏观上表现为没有一定的体积和形状，可以充满整个容器。

[典例]　如图7­3­3所示，上、下两个广口瓶中分别装有密度较小的H2和密度较大的N2，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板后(　　)

图7­3­3
A．N2向上方扩散，H2不会向下方扩散
B．N2不会向上方扩散，H2向下方扩散
C．N2和H2将同时向上和向下扩散
D．当两种气体分布均匀后，N2分子就不会由下向上运动了
[思路点拨]
(1)两种物质的扩散是同时进行的。
(2)两种气体分布均匀后，分子热运动仍然进行。
[解析]扩散现象是指不同物质的分子彼此进入对方的现象，所以，抽去玻璃板后，N2和H2将同时向上和向下扩散。故选项C正确，选项A、B错。当两种气体分布均匀后，分子仍在做热运动，故选项D错。
[答案]C

应用分子动理论解决实际问题时要注意研究对象是微观粒子(分子)，重点研究微观粒子的运动规律及其之间的作用力。　　

1．(多选)下述说法正确的是(　　)
A．物体是由大量分子组成的
B．分子永不停息地做无规则运动
C．当分子间距离增大时，分子间只有引力作用，反之则只有斥力作用
D．分子动理论是在一定实验基础上提出的
解析：选ABD　由分子动理论可知A、B对；任何情况下分子间同时存在引力和斥力，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。
2．(多选)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
解析：选ABC　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。
3．(多选)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，上面的水也变咸了，这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，在常温下放置几年，结果金和铅相互渗入，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：选CD　水变咸和金与铅相互渗入都是分子扩散的结果，A和B错误；扩散现象中不同物质的分子能相互渗入，说明分子间有间隙，C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，D正确。

1．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的(　　)
A．引力消失，斥力增大　　 B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大
解析：选D　由水汽凝结成水珠时，分子间的距离减小，分子引力和斥力都增大所以D正确。
2．(多选)当钢丝被拉伸时，下列说法正确的是(　　)
A．分子间只有引力作用
B．分子间的引力和斥力都减小
C．分子间的引力比斥力减小得慢
D．分子力为零时，引力和斥力同时为零
解析：选BC　钢丝拉伸，分子间距离增大，分子间的引力、斥力都减小，但引力比斥力减小得慢，分子力表现为引力，所以B、C正确，A、D错误。
3．下列说法正确的是(　　)
A．水的体积很难被压缩，这是因为水分子间不存在空隙
B．气体能够发生扩散现象是因为气体分子间存在斥力
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．碎玻璃不能拼在一起，是由于分子间距离太大，几乎不存在作用力
解析：选D　水分子间也有空隙，当水被压缩时，分子距离由r0略微减小，分子间斥力大于引力，分子力的宏观表现为斥力，其效果是水的体积很难被压缩；当分子间距的数量级大于10－9 m时，分子力已微弱到可以忽略，碎玻璃不能拼在一起，就是由于分子间距离太大，几乎不存在作用力，所以选项A错误、D正确。气体分子永不停息地做无规则运动，所以发生扩散现象，实际上气体分子间距离远大于r0，分子间几乎无作用力，所以B错。抽成真空的马德堡半球，之所以很难拉开，是由于球外大气压力对球的作用，所以C错。
4．(多选)两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力，下述说法中正确的是(　　)
A．分子间的引力和斥力都在减小
B．分子间的斥力在减小，引力在增大
C．分子间的作用力在逐渐减小
D．分子间的作用力先减小后增大，再减小到零
解析：选AD　分子间同时存在着引力和斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力减小得比引力快。分子间的作用力：当r＜r0时，表现为斥力；当r＝r0时，合力为零；当r＞r0时，表现为引力；当r＞10r0时，分子间的相互作用力可视为零，所以分子力的变化是先减小后增大，再减小到零，A、D正确。
5．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中(　　)
A．分子力总对乙做正功
B．乙总是克服分子力做功
C．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功
D．乙先克服分子力做功，然后分子力对乙做正功
解析：选C　甲、乙两分子间的距离大于r0时，分子力为引力，随着甲、乙分子距离减小，分子力对乙做正功；分子间的距离小于r0时，分子力为斥力，随着甲、乙分子距离减小，分子力对乙做负功，故C正确。
6．设有一分子位于如图1所示的坐标系原点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作用力的大小，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(　　)

图1
A．ab表示引力，cd表示斥力，e点的横坐标可能为10－15 m
B．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－10 m
C．ab表示引力，cd表示斥力，e点的横坐标可能为10－10 m
D．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－15 m
解析：选C　在f­x图像中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力。所以e点的横坐标可能为10－10 m，C对。

7．将下列实验事实与其产生的原因对应起来。
实验事实有以下五个：
A．水与酒精混合后体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易被拉断
D．糖在热水中溶解得快
E．冰冻食品也会变干
其产生的原因如下：
a．固体分子也在不停地运动
b．分子运动的激烈程度与温度有关
c．分子之间存在着空隙
d．分子间存在着引力
e．分子间存在着斥力
与A、B、C、D、E五个实验事实相对应的原因分别是①________，②________，③________，④________，⑤________(在横线上分别填上与实验事实相对应的原因前的字母代号)。
答案：c　e　d　b　a
8．随着科学技术的发展，近几年来，也出现了许多的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等，摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反的方向旋转，同时加上很大的压力(每平方厘米加到几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊接成一个整体了。试用学过的分子动理论知识分析摩擦焊接的原理。
解析：摩擦焊接是利用了分子引力的作用。当焊接的两个物体的接触面朝相反的方向高速旋转时，又施加上很大的压力，就可以使两接触面上大量分子间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面瞬间焊接在一起。
答案：见解析

选择朋友要经过周密考察，要经过命运的考验，不论是对其意志力还是理解力都应事先检验，看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键，但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊，但大多数友谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人：智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍，并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心，但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊不够纯洁，但能带来快乐；有些友谊真挚，其内涵丰富，并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选，而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁，而愚蠢的朋友会聚集忧患。此外，若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处，有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐，也要讲求实用。一位朋友等于一切。世间任一美好事物的三大特点，友谊兼而有之：真、善、专一。良友难遇，如不挑选则更难求。保住老朋友，比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友，如得其人，今日之新交，他年自成老友。最好的朋友是那些历久常新，能与之共享生活体验者。没有朋友的人生是一片荒原。友谊使欢乐加倍，痛苦减半；它是应对厄运的不二良方，是可以滋润心田的美酒。