高中物理《分子间的作用力》导学案Word格式文档下载.docx

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r0时，F引<

F斥，作用力的合力表现为

（3）当r>

r0时，F引>

引力。

（4）当r>

10r0（即大于10－9m）时，分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计，即分子力为零。

三、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

在热学研究中常常以这样的基本图象为出发点，把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现。

这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论。

2．统计规律

（1）微观方面：

各个分子的运动都是

无规则的，具有

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。

判一判

（1）固体分子间的吸引力总是大于排斥力。

（　　）

（2）当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零。

（3）分子间不可能同时具有引力和斥力。

（4）金属块经过锻打能改变它原来的形状，说明了分子间有相互作用力。

提示：

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）√

课堂任务

　分子间的作用力

1．分子间存在引力

（1）当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现出引力以抗拒外界对它的拉伸。

（2）分子间虽然有空隙，大量分子却能聚在一起形成固体和液体，说明分子间存在着引力。

（3）固体保持一定的形状，说明分子间有引力。

2．分子间存在斥力

（1）当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现出斥力以抗拒外界对它的压缩。

（2）分子间有引力，分子却没有紧紧吸在一起，而是还存在空隙，说明分子间有斥力。

3．分子间的作用力产生的原因

分子间的作用力并不是一种基本力，而是一种极其复杂的力，是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的。

原子中有一个直径约10－15m的带正电的核，核外有带负电的电子，两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；

两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力的总体体现（如图所示）。

（1）不能把宏观的小空间同分子间的空隙相混淆，打碎的玻璃不会因分子引力重新结合为一体，是因为绝大部分分子间距离太大，超过分子力作用的范围，可见分子力是短程力。

（2）压缩气体时需要外力，并非克服气体分子间的斥力（气体分子间的距离很大，相互作用力很微弱可忽略），而是气体有压强。

例1　关于分子间作用力，下面说法中正确的是（其中r0为分子处于平衡位置时分子之间的距离）（　　）

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，分子斥力和引力都减小

[规范解答]　分子间引力和斥力总是同时存在，引力、斥力以及它们的合力均随分子距离的变化而变化。

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<

r0时，它们的合力表现为斥力，故A、B皆错误。

当分子间距离变化时，分子间的引力和斥力同时增大或减小，故C错误。

所以正确答案为D。

[完美答案]　D

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r＜r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；

当r＞r0时，分子间距由r0增大到10r0，分子力先增大后减小。

　在使两个分子间的距离由很远（r>

10－9m）变到很难再靠近的过程中，分子力的大小将（　　）

A．先减小，后增大

B．先增大，后减小

C．先增大，后减小，再增大

D．先增大，后增大，再减小

答案　C

解析　本题考查分子力变化特点，可以利用如图所示的两个分子间引力和斥力随分子间距离r变化的关系进行分析。

当两分子之间的距离大于10－9m时，分子之间的作用力可以视为零。

当两分子从很大的间距靠近时，分子之间的作用力表现为引力且逐渐变大；

由于斥力增大更快，在r0附近向r0靠近时，分子力又逐渐减小；

当靠近到r＝r0时，分子力为零；

继续靠近时r<

r0，分子之间的作用力表现为斥力且逐渐增大，故两个分子间的作用力（分子力）先增大后减小，然后再反向增大。

故C正确。

　分子动理论

1．分子运动的统计规律

物体中的分子不断发生碰撞，每个分子的运动速率不断地发生变化。

在某一特定时刻，某个特定分子究竟具有多大的速度完全是偶然的，不能预知。

但对大量分子的整体，在一定条件下，实验和理论都证明它们的速率分布遵从一定的统计规律。

2．分子间有相互作用力的宏观表现

（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。

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。

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，因而液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状。

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。

（1）我们在估测分子大小时，常常把固体或液体分子看做是一个挨一个紧密排列的，其实，那只是为了研究方便而做的一种理想化的模型，真实的分子间是有空隙的。

分子间隙在宏观上不易感知，但在微观上是很大的。

（2）分子力是一种短程力，只有当分子间的距离在10－10m数量级附近时，分子力才能起作用。

当分子之间的距离超过分子直径的10倍，即1nm数量级时，可以认为分子之间的作用力为零，所以气体分子作用可忽略不计。

例2　（多选）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

[规范解答]　水是液体、铁是固体，正常情况下它们分子之间的距离都为r0，分子间的引力和斥力恰好平衡。

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；

当用力拉铁棒两端时，铁棒发生微小形变，分子距离由r0略微增大，分子间引力大于斥力，分子力的宏观表现为引力，其效果为铁棒没有断，所以A、D正确。

气体分子

由于永不停息地做无规则运动，能够到达容器内的任何空间，所以总是充满容器，由于气体分子间距离远大于r0，分子间几乎无作用力，就是有，也表现为引力，所以B错误。

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错误。

[完美答案]　AD

　如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧测力计下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧测力计，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大，主要原因是（　　）

A．水分子做无规则热运动

B．玻璃板受到大气压力作用

C．水与玻璃间存在万有引力作用

D．水与玻璃间存在分子引力作用

答案　D

解析　在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大的主要原因是：

水与玻璃间存在分子引力作用，D正确。

A组：

合格性水平训练

1．（分子间的作用力）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　A、B两项说明分子间存在引力，C说明分子间存在斥力，D说明气体分子间距大，故答案为D。

2．（分子间的作用力）当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡位置，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，不受力

C．在分子间的距离从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．在分子间的距离从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；

r0时，F斥>

F引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误。

在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大后减小到零，故C正确，D错误。

3．（分子间的作用力）以下关于分子间作用力的说法，正确的是（　　）

A．分子间既存在引力也存在斥力

B．液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力

C．气体分子之间总没有分子力的作用

D．扩散现象表明分子间不存在引力

答案　A

解析　分子间同时存在着引力和斥力，B、D错误，A正确。

气体分子间可发生碰撞，产生相互作用力，故C错误。

4．（分子间相互作用力）（多选）关于分子间相互作用力的说法中正确的是（　　）

A．分子间的相互作用是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的

B．分子间的作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，分子间距离较大时分子间就只有相互吸引力的作用，当分子间距离较小时，就只有相互排斥力的作用

C．温度越高，分子间的相互作用力就越大

D．分子间的引力和斥力总是同时存在的

答案　AD

解析　分子力的本质是电磁力，故A正确。

分子间的引力和斥力同时存在，其大小只与物质种类和分子间距离有关，故B、C错误，D正确。

5．（分子间的作用力）（多选）两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始，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的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　分子间同时存在着引力与斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力减小得比引力快，当分子间距离r＞r0时，分子间的斥力小于引力，因而表现为引力；

在r＝r0时，合力为零；

r＜r0时，分子间的斥力大于引力，因而表现为斥力；

当距离大于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。

6.（综合）（多选）分子力随分子间距离变化的关系如图所示，两个分子从10r0远处由静止释放，它们相互靠近到不能再靠近的过程中，若此过程分子间只受分子力作用，则下列说法中正确的是（　　）

A．它们的速度先增大再减小

B．它们的加速度是先变大再变小

C．它们的加速度是先变大再变小，最后又变大

D．它们的动能先变大再变小，最后又增大到最大

答案　AC

解析　两分子在分子力的作用下运动，当r>

r0过程中分子力做正功，动能增加；

当r＝r0时，动能达到最大；

r0过程中分子力做负功，动能减小，最靠近时动能为零，A正确。

运动过程中当分子力为引力时，引力先变大再变小；

当分子力为斥力时，斥力一直变大，故加速度先变大再变小，最后变大，C正确。

7．（分子间的作用力）下列现象能说明分子之间有相互作用力的是（　　）

A．一般固体难于拉伸，说明分子间有引力

B．一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力

C．用打气筒给自行车轮胎打气，越打越费力，说明压缩后的气体分子间有斥力

D．高压密闭的钢筒中的油沿筒壁渗出，说明钢分子对油分子有斥力

解析　固体难于拉伸，是分子间引力的表现，故A正确；

B中液体的流动性不能用引力、斥力来说明，原因是分子的振动与无规则运动，故错误；

打气筒给自行车轮胎打气，越打越费力，是因为气体的压强增大，C错误；

D中说明钢分子间有空隙，油从筒壁中渗出，是外力作用的结果，而不是钢分子对油分子有斥力，故错误。

8．（分子动理论）（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．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

E．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小

F．酒精和水混合后，总体积减小，是因为酒精和水发生了化学反应变成了其他物质

G．铁块不易压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力

H．无论分子间距离增大还是减小，分子斥力都比分子引力变化得快

答案　ABDEH

解析　由分子动理论可知A、B正确；

分子间有相互作用的引力和斥力，C错误；

分子动理论是在扩散现象和布朗运动的实验基础上提出的，D正确；

酒精和水混合后总体积减小是因为分子间有空隙，它们并没有发生化学反应，F错误；

挤压铁块时，分子斥力和引力同时存在，但分子力表现为斥力，G错误；

分子间距离增大时，斥力比引力减小得快，分子间距离减小时，斥力比引力增大得快，E、H正确。

B组：

等级性水平训练

9．（分子间的作用力）（多选）利用分子间作用力的变化规律可以解释许多现象，下面的几个实例中利用分子力对现象进行的解释正确的是（　　）

A．锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的斥力起了作用

B．给自行车打气时越打越费力，是因为胎内气体分子多了以后互相排斥造成的

C．从水中拿出的一小块玻璃表面上有许多水，是因为玻璃分子吸引了水分子

D．用胶水把两张纸粘在一起，是利用了不同物质的分子之间有较强的吸引力

答案　CD

解析　锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的距离大到一定程度时，分子力不能发挥作用而断裂；

给自行车打气时越打越费力，是因为胎内气体分子多了以后气体的压强增大，而不是分子之间斥力起作用。

A和B的解释是错误的，C和D的解释是正确的。

10．（分子间的作用力）“破镜难圆”的原因是（　　）

A．玻璃分子间的斥力比引力大

B．玻璃分子间不存在分子力的作用

C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力；

而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零

D．两块碎玻璃片之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子引力为零

解析　破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到距离很小的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起。

11．（综合）如图所示，设有一分子位于图中的坐标系原点O处不动，另一分子可位于x轴的正半轴上不同位置处，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或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点的横坐标约为10－15m

B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－10m

C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－10m

D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－15m

答案　B

解析　由于分子间斥力的大小随两分子间距离变化比引力快，所以题图中曲线ab表示斥力，cd表示引力，e点引力和斥力平衡，分子间距为r0，数量级为10－10m，所以B正确。

12．（综合）（多选）一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力；

若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近为止，且甲分子固定不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到相距很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中（乙分子的质量为m）（　　）

A．乙分子的动能变化量为

mv2

B．分子力对乙分子做的功为

C．分子引力比分子斥力多做了

mv2的功

D．分子斥力比分子引力多做了

答案　ABD

解析　当甲、乙两分子间距最小时二者都处于静止，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为

mv2；

且在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合＝W斥＋W引，由动能定理得W引＋W斥＝

mv2，故分子斥力比分子引力多做了

mv2的功。

13.（综合）（多选）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>

0为斥力，F<

0为引力。

a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）

A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动

B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大

C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子力一直做正功

D．乙分子由b到c的过程中，两分子间的分子力一直做负功

答案　BC

解析　乙分子由a到b，再到c的过程，分子之间均表现为引力，显然乙分子始终做加速运动，且到达c点时速度最大，故A错误，B正确；

乙分子由a到b的过程中，分子力表现为引力，一直做正功，故C正确；

乙分子由b到c的过程中，分子力仍然做正功，故D错误。

14．（分子力的应用）最近几年出现了许多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等，摩擦焊接是使焊件两个接触面高速地向相反方向旋转，同时加上很大的压力（约每平方厘米加几千到几万牛顿的力），瞬间就焊接成一个整体了。

试用所学知识分析摩擦焊接的原理。

答案　摩擦焊接是利用了分子引力的作用。

当焊件的两个接触面高速地向相反方向旋转且加上很大的压力时，就可以使两个接触面上的大多数分子之间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面焊接在一起，靠分子力的作用使这两个焊件成为一个整体。

解析　利用分子力使物体结合在一起，要从分子间距方面考虑，拉伸和压缩物体，要优先考虑分子力。