新人教版高中物理选修33分子间的作用力.docx

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新人教版高中物理选修33分子间的作用力

一、分子间的作用力┄┄┄┄┄┄┄┄①

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,说明液体分子之间有空隙。

(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.分子间的相互作用

(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。

(2)分子力是分子间作用力的合力,其大小与分子间的距离有关。

(3)当r=r0时,分子引力与斥力大小相等,合力为零。

(4)当r

(5)当r>r0时,作用力的合力为引力。

[注意]

1.明确分子间作用力与分子引力、斥力的区别。

2.明确分子引力、斥力以及合力与分子间距离的关系。

①[判一判]

1.气体很容易被压缩,说明气体分子间有引力(×)

2.固体和液体很难被压缩,说明固体和液体分子间只有斥力没有引力(×)

3.用胶水可以把两张纸粘在一起,说明分子间有引力(√)

二、分子动理论┄┄┄┄┄┄┄┄②

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

大量偶然事件的整体所表现出来的规律。

分子的热运动虽然是无规则的,但符合统计规律。

[说明]

1.对于任何一个分子而言,其运动都是无规则的,具有偶然性。

2.对于大量分子而言,其运动表现出一定的规律性,即统计规律。

②[选一选]

关于分子动理论,下列说法不正确的是(  )

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

解析:

选C 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、布朗运动等实验基础上提出的,D正确。

1.用弹簧模型理解分子力

如图所示,两个小球中间连有一个弹簧,小球类比分子,弹簧的弹力类比分子斥力和引力的合力。

r=r0,F=0

r

r>r0,F表现为引力

(1)当弹簧处于原长时(r=r0),类比着分子力的合力表现为零。

(2)当弹簧处于压缩状态时(r

(3)当弹簧处于拉伸状态时(r>r0),类比着分子力的合力表现为引力。

2.分子力与分子间距离变化的关系

(1)r0的意义

分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为零,所以分子间距离等于r0(数量级为10-10m)的位置叫平衡位置。

(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,但斥力减小得更快(如图所示)。

①当r=r0时,F引=F斥,F=0;

②当rF引,分子力F表现为斥力;

③当r>r0时,F斥

④当r≥10r0(10-9m)时,F引和F斥都十分微弱,可认为分子间无相互作用力,所以分子力F=0。

(3)当rr0时,分子力随距离的增大先增大后减小。

[典型例题]

例1.如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点,则下列说法正确的是(  )

A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线,e点横坐标的数量级为10-10m

B.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为10-10m

C.若两个分子间距离大于e点的横坐标,则分子间作用力表现为斥力

D.若两个分子间距离大于e点的横坐标,且间距增大时,则分子力的合力增大

[解析] 在Fr图象中,随着距离的增大斥力比引力变化得快,所以ab为引力曲线,cd为斥力曲线,当分子间的距离等于r0时,引力等于斥力,r0的数量级为10-10m,即e点横坐标的数量级为10-10m,A错误,B正确;若两个分子间距离大于e点的横坐标,则分子间作用力表现为引力,且间距增大时,分子力的合力先增大再减小,如图所示,C、D错误。

[答案] B

[点评] 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着分子间距离的增大而减小。

3.分子力比较复杂,要抓住四个关键点,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,可以视为是零;三是rr0时,分子间距由r0增大到10r0,分子力先增大后减小。

[即时巩固]

1.分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成,则(  )

A.F引和F斥是同时存在的

B.F引总是大于F斥,其合力总表现为引力

C.分子间的距离越小,F引越小,F斥越大

D.分子间的距离越小,F引越大,F斥越小

解析:

选A 分子间的引力和斥力是同时存在的,它们的大小随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力随分子间距离的变化而变化得更快一些。

当r

当r>r0时,合力表现为引力,合力的大小随分子间距离的增大表现为先增大后减小。

A正确。

1.分子运动的统计规律

(1)气体分子在无规则运动中不断发生碰撞,每个分子的运动速率不断地发生变化。

(2)在某一特定时刻,某个特定分子究竟具有多大的速率完全是偶然的,不能预知。

(3)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。

固体有一定的形状,液体有一定的体积,而固、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。

3.三种物态的微观特点与宏观表现

分子间距离不同,分子间的作用力表现也就不一样,物体的状态特征也不相同。

物态

微观特点

宏观表现

固态

(1)分子间的距离小

(2)作用力明显

(3)分子只能在平衡位置附近做无规则的振动

(1)体积一定

(2)形状一定

液态

(1)分子间距离小

(2)平衡位置不固定

(3)可以较大范围做无规则运动

(1)有一定体积

(2)无固定形状

气态

(1)分子间距离较大

(2)分子力极为微小,可忽略

(3)分子可以自由运动

(1)无体积

(2)无形状

(3)充满整个

容器

[典型例题]

例2.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.用打气筒给自行车车胎打气,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溢出,这是钢分子对油分子的斥力

[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,它的原因是化学键的作用,B错误;C中是由于压强变大产生的,而气体分子之间的斥力影响很小,C错误;D中说明钢分子间有空隙,油从筒壁溢出,是外力作用的结果,而不是钢分子对油分子的斥力,故D错误。

[答案] A

[点评] 

1.分子力的表现:

宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现,分子与分子间的相互作用力较小,但大量分子的宏观表现合力却很大。

2.宏观现象分析:

物体状态不同,分子力的宏观特征也不同,如固体难压缩是分子间斥力的表现,气体难压缩是气体压强的表现。

[即时巩固]

2.[多选]下列关于分子力的说法中正确的有(  )

A.铁丝很难被拉长,这一事实说明铁丝分子间存在引力

B.水很难被压缩,这一事实说明水分子间存在斥力

C.将打气筒出气管的出口端封住,向下压活塞,当空气被压缩到一定程度后很难再被压缩,这一事实说明这时空气分子间表现为斥力

D.磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力

解析:

选AB 打气筒中的空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用,而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果,C错误;磁铁吸引铁屑是磁场力的作用,不是分子力的作用,D错误;由分子间的作用力的概念可知,A、B正确。

1.[多选]关于分子间的相互作用力,以下说法中正确的是(  )

A.当分子间的距离r=r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力

B.分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力

C.当分子间的距离r

D.当分子间的距离r>10-9m时,分子间的作用力可以忽略不计

解析:

选CD 当分子间的距离为r0时,引力等于斥力,分子间的作用力为零,并不是分子间无引力和斥力,A错误;当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力比引力减小得快,故分子力表现为引力,B错误;C、D所述符合分子间的作用力的变化规律,均正确。

2.下列现象可以说明分子间有引力的是(  )

A.用粉笔写字在黑板上留下字迹

B.两个带异种电荷的小球相互吸引

C.用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小的纸屑

D.磁体吸引附近的小铁钉

解析:

选A 毛皮摩擦的橡胶棒能吸引轻小的纸屑及两带电小球相吸是静电力的作用,磁体吸引小铁钉的力是磁场力,二者跟分子力是不同性质的力,故B、C、D错误,用粉笔写字在黑板上留下字迹是由于粉笔的分子与黑板的分子间存在引力的结果,故A正确。

3.甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图象如图中曲线所示,F>0表现为斥力,F<0表现为引力。

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

A.乙分子从a到b过程中,两分子间无斥力

B.乙分子从a到c过程中,两分子间的引力先减小后增大

C.乙分子从a到c一直加速

D.乙分子从a到b加速,从b到c减速

解析:

选C 乙分子从a到b过程中,两分子间既有引力,又有斥力,只是引力大于斥力,故A错误;由题图可知,乙分子从a到c过程中,两分子间的引力一直增大,故B错误;乙分子从a到c一直受到引力的作用,一直做加速运动,故C正确,D错误。

4.当固体被拉伸时,固体内分子间相互作用力的变化是(  )

A.斥力和引力都增大,但引力比斥力增大得更快

B.斥力和引力都减小,但斥力比引力减小得更快

C.斥力减小,引力增大

D.斥力消失,只有引力

解析:

选B 固体被拉伸时,固体内部分子间距离变大,分子引力和斥力都减小,A、C错误;随着分子间距离的增大,分子斥力要比引力减小得更快,但两者同时存在,故B正确,D错误。

5.如图所示,把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面。

如果你想使玻璃板离开水面,必须用比玻璃板重力________(填“大”或“小”)的拉力向上拉橡皮筋。

原因是水分子和玻璃的分子间存在________作用。

解析:

玻璃板在要离开水面时,玻璃的分子与水分子间距增大,表现为引力,故此时拉力应大于玻璃板的重力。

答案:

大 分子引力

[基础练]

一、选择题

1.[多选]利用分子动理论可以解释许多现象,下面的几个实例解释正确的是(  )

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

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