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1.1.3 分子間的作用力
學習目標
核心提煉
1.知道分子間存在空隙。
2種分子力——分子間的引力和斥力
1個關系——分子間的作用力與分子間距離的關系
1個理論——分子動理論
2.知道分子間同時存在著引力和斥力，分子力是引力與斥力的合力。
3.知道分子間的作用力隨分子間距離的變化規(guī)律。能用分子力解釋有關現(xiàn)象。
4.了解分子動理論的內容及意義。
一、分子間的作用力
1.分子間有空隙
(1)氣體分子的空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙。
(2)液體分子間的空隙：水和酒精混合后總體積會變小，說明液體分子之間存在著空隙。
(3)固體分子間的空隙：壓在一起的金片和鉛片，各自的分子能擴散到對方的內部，說明固體分子之間也存在著空隙。
2.分子間的作用力
(1)分子間同時存在著相互作用的引力和斥力。分子間實際表現(xiàn)出的作用力是引力和斥力的合力。
(2)分子間作用力與分子間距離變化的關系(如圖1所示)。分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大。但斥力比引力變化得快。
圖1
(3)分子間作用力與分子間距離的關系。
①當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，此時分子所受合力為零。
②當r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，作用力的合力表現(xiàn)為斥力。
③當r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，作用力的合力表現(xiàn)為引力。
④當r＞10r0(即大于10－9 m)時，分子間的作用力變得很微弱，可忽略不計。
思考判斷
(1)水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)。(√)
(2)氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)。()
(3)兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開，這是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)。()
(4)用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)。(√)
(5)氣體容易被壓縮，說明氣體分子之間有空隙。(√)
(6)分子間的引力隨距離的增大而增大，斥力隨距離的增大而減小。()
二、分子動理論
1.分子動理論
(1)分子動理論：把物質的熱學性質和規(guī)律看做微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)而建立的理論。
(2)內容
①物體是由大量分子組成的。
②分子在做永不停息的無規(guī)則運動。
③分子之間存在著引力和斥力。
2.統(tǒng)計規(guī)律：由大量偶然事件的整體所表現(xiàn)出來的規(guī)律。
(1)微觀方面：單個分子的運動是無規(guī)則的，具有偶然性。
(2)宏觀方面：大量分子的運動表現(xiàn)出規(guī)律性，受統(tǒng)計規(guī)律的支配。
思維拓展
(1)既然分子間存在引力，當兩個物體緊靠在一起時，為什么分子引力沒有把它們粘在一起？
(2)無論容器多大，氣體有多少，氣體分子總能夠充滿整個容器，是分子斥力作用的結果嗎？
(3)分子做永不停息的無規(guī)則運動與大量分子的整體行為受到統(tǒng)計規(guī)律的支配，這兩種說法矛盾嗎？
答案 (1)雖然兩物體靠得很緊，但絕大部分分子間距離仍很大，達不到分子引力起作用的距離，所以不會粘在一起。
(2)氣體分子之間的距離r＞10r0，分子間的作用力很微弱，可忽略不計。所以氣體分子能充滿整個容器，并不是分子斥力作用的結果，而是分子的無規(guī)則運動造成的。
(3)這兩種說法不矛盾。從單個分子來看，各個分子的運動是無規(guī)則的，但是大量分子的運動卻遵守統(tǒng)計規(guī)律。
分子間的作用力
[要點歸納]
1.對分子力的認識
(1)分子間存在引力：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。把兩塊純凈的鉛壓緊，它們會“粘”在一起，這也說明分子間存在引力。
(2)分子間存在斥力：固體和液體都不易被壓縮，組成它們的分子間有空隙，但是用力壓縮物體，物體內會產生反抗壓縮的彈力，這說明分子間存在著斥力。
(3)分子間同時存在著相互作用的引力和斥力，實際表現(xiàn)出的作用力是引力和斥力的合力。
2.對分子力與分子間距離變化關系的理解
(1)r0的意義：如圖2所示，分子間距離r＝r0時，引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數量級為10－10 m)的位置叫平衡位置。
圖2
(2)分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，但斥力減小得更快。如圖3所示。
圖3
(3)當r
r0時，合力隨距離的增大而先增大后減小。
3.分子力模型
如圖4所示，用兩個小球中間連有一個彈簧的模型來類比分子及分子間的分子力：小球代表分子，彈簧的彈力代表分子斥力和引力的合力。當彈簧處于原長時(r＝r0)，象征著分子力的合力為零；當彈簧處于壓縮狀態(tài)時(rr0)，象征著分子力的合力為引力。借助此模型僅限于幫助記憶分子力的合力何時為引力、何時為斥力。
圖4
[精典示例]
[例1] 當兩個分子間的距離為r0時，正好處于平衡狀態(tài)，下列關于分子間作用力與分子間距離的關系的說法正確的是( )
A.當分子間的距離rF引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯誤；當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大再減小到零，故C正確，D錯誤。
答案 C
[例2] 分子甲和乙距離較遠，設甲固定不動，乙分子逐漸向甲分子靠近，直到不能再靠近的這一過程中( )
A.分子力總是對乙做正功
B.乙分子總是克服分子力做功
C.先是乙分子克服分子力做功，然后分子力對乙分子做正功
D.先是分子力對乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功
解析 如圖所示，由于開始時分子間距大于r0，分子力表現(xiàn)為引力，因此分子乙從遠處移到距分子甲r0處的過程中，分子力做正功；由于分子間距離小于r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，因此分子乙從距分子甲r0處繼續(xù)向甲移近時要克服分子力做功。故D正確。
答案 D
[針對訓練1] (多選)甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關系圖象如圖5所示?，F(xiàn)把乙分子從r3處由靜止釋放，則( )
圖5
A.乙分子從r3到r1一直加速
B.乙分子從r3到r2過程中兩分子間的分子力呈現(xiàn)引力，從r2到r1過程中兩分子間的分子力呈現(xiàn)斥力
C.乙分子從r3到r1過程中，兩分子間的分子力先增大后減小
D.乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先減小后增大
解析 乙分子從r3到r1一直受甲分子的引力作用，且分子間作用力先增大后減小，故乙分子做加速運動，A、C正確；乙分子從r3到r1過程中兩分子間的分子力一直呈現(xiàn)引力，B錯誤；乙分子從r3到距離甲最近的位置過程中，兩分子間的分子力先增大后減小再增大，D錯誤。
答案 AC
對分子間作用力的認識
(1)無論分子間的距離如何，分子引力和分子斥力都是同時存在的，不會出現(xiàn)只有引力或只有斥力的情況。
(2)分子力是分子引力和分子斥力的合力。
(3)要注意“分子力表現(xiàn)為引力或斥力”與“分子引力”和“分子斥力”不是同一個概念。
分子動理論
[要點歸納]
1.分子間有相互作用的宏觀表現(xiàn)
(1)當外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為引力，以抗拒外界對它的拉伸。
(2)當外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為斥力，以抗拒外界對它的壓縮。
(3)大量的分子能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在引力。固體有一定的形狀，液體有一定的體積，而固體、液體分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時存在著斥力。
2.分子力與物體三態(tài)不同的宏觀特征
分子間距離不同，分子間的作用力表現(xiàn)也就不一樣，物體的狀態(tài)特征也不相同。
物態(tài)
分子特點
宏觀表現(xiàn)
固態(tài)
①分子間的距離小
②作用力明顯
③分子只能在平衡位置附近做無規(guī)則的振動
①體積一定
②形狀一定
液態(tài)
①分子間距離小
②平衡位置不固定
③可以較大范圍做無規(guī)則運動
①有一定體積
②無固定形狀
氣態(tài)
①分子間距離較大
②分子力極為微小，可忽略
③分子可以自由運動
①無體積
②無形狀
③充滿整個容器
[精典示例]
[例3] 關于分子力，下列說法中正確的是( )
A.碎玻璃不能拼合在一起，說明玻璃分子間斥力起作用
B.鋸條彎到一定程度會斷裂，是因為斷裂處分子間的斥力起了作用
C.固體很難被拉伸，也很難被壓縮，說明分子間既有引力又有斥力
D.水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間存在引力
解析 分子間作用力發(fā)生作用的距離很小，打碎的碎片間的距離遠大于分子力作用距離，因此打碎的玻璃不能拼合在一起，并不能說明是分子斥力的作用，故A錯誤；鋸條彎到一定程度斷裂是因為分子間距離大于10r0，分子力不再起作用，故B錯誤；固體很難被拉伸，也很難被壓縮，說明分子間既有引力又有斥力，故C正確；水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間存在間隙，故D錯誤。
答案 C
外力作用下三種狀態(tài)表現(xiàn)不同的原因
(1)外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力。
(2)外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力。
(3)外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強的原因。
[針對訓練2] (多選)對下列現(xiàn)象的解釋正確的是( )
A.兩塊鐵經過高溫加壓將連成一整塊，這說明鐵分子間有吸引力
B.一定質量的氣體能充滿整個容器，這說明在一般情況下，氣體分子間的作用力很微弱
C.電焊能把兩塊金屬連接成一整塊是分子間的引力起作用
D.破碎的玻璃不能把它們拼接在一起是因為其分子間斥力作用的結果
解析 高溫下鐵分子運動非常激烈，兩鐵塊上的鐵分子間距很容易充分接近到分子力起作用的距離內，所以兩塊鐵經過高溫加壓將很容易連成一整塊，電焊也是相同的原理，所以A、C項正確；通常情況下，氣體分子間的距離大約為分子直徑的10多倍，此種情況下分子力非常微弱，氣體分子可以無拘無束地運動，從而充滿整個容器，所以B項正確；玻璃斷面凹凸不平，即使用很大的力也不能使兩斷面間距接近到分子引力作用的距離，所以碎玻璃不能接合，若把玻璃加熱，玻璃變軟，則可重新接合，所以D項錯誤。
答案 ABC
1.(分子動理論的理解)(多選)關于分子動理論，下列說法正確的是( )
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驗基礎上提出的
解析 由分子動理論可知A、B正確；分子間有相互作用的引力和斥力，C錯誤；分子動理論是在擴散現(xiàn)象、布朗運動等實驗基礎上提出的，D正確。
答案 ABD
2.(分子間的作用力)下列說法中正確的是( )
A.人用手捏面包，面包體積變小了，說明分子間有間隙
B.高壓下的油會透過鋼板滲出，說明分子間有間隙
C.打碎的玻璃片不能拼合粘在一起，說明分子間只有斥力
D.給自行車輪胎打氣，越來越費力，說明分子間有斥力
解析 用手捏面包，面包體積變小了，是因為面包的宏觀結構有空隙，而不能說明分子間有間隙，A錯誤；高壓下的油會透過鋼板滲出，說明分子間有間隙，B正確；打碎的玻璃片不能拼合粘在一起，是因為分子間的距離太大，不能達到分子間相互作用力的作用范圍，C錯誤；給自行車輪胎打氣，越來越費力，是因為車胎內氣體的壓強越來越大，D錯誤。
答案 B
3.(分子間的作用力)(多選)關于分子間的作用力，下列說法正確的有(r0為分子的平衡位置)( )
A.兩個分子間距離小于r0時，分子間只有斥力
B.兩個分子間距離大于r0時，分子間只有引力
C.兩個分子間距離由較遠逐漸減小到r0的過程中，分子力先增大后減小，為引力
D.兩個分子間距離由極小逐漸增大到r0的過程中，引力和斥力都同時減小，分子力表現(xiàn)為斥力
解析 關于分子之間的作用力，必須明確分子之間的引力和斥力是同時存在的，當r>r0時引力和斥力的合力表現(xiàn)
為引力，而當rr0時分子力表現(xiàn)為引力，且r較大即兩個分子距離較遠時，分子間相互作用力亦趨于0，可知由較遠至r＝r0的過程中，分子力先增大后減小，即選項C正確；而分子間距離由極小逐漸增大到r＝r0時，分子間的引力和斥力都逐漸減小，分子力表現(xiàn)為斥力，故選項D正確。
答案 CD
4.(分子間的作用力)(多選)如圖6所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力。a、b、c、d為x軸上四個特定的位置?，F(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則( )
圖6
A.乙分子由a到b做加速運動，由b到c做減速運動
B.乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大
C.乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子力一直做正功
D.乙分子由b到c的過程中，兩分子間的分子力一直做負功
解析 乙分子從a到b，再到c的過程，分子之間均表現(xiàn)為引力，顯然乙分子始終做加速運動，且到達c點時速度最大，A錯誤，B正確；乙分子從a到b的過程，分子的引力一直做正功，C正確；乙分子由b到c的過程，分子力仍然做正功，D錯誤。
答案 BC
基礎過關
1.(多選)關于分子間作用力，下列說法中正確的是( )
A.分子之間的距離越小，f引越小，f斥越大
B.當分子間距的數量級大于10－9 m時，分子力已微弱到可以忽略
C.兩個分子之間的距離從rr0時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；當r
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課改地區(qū)專用2018-2019學年高考物理總復習
1.1.3
分子間的作用力學案
地區(qū)
專用
2018
2019
學年
高考
物理
復習
1.1
分子
作用
力學
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