物理粤教版选修3-3学案第一章第四节分子间的相互作用力

第四节分子间的相互作用力1．知道分子之间同时存在着引力和斥力，其大小与分子间的距离有关.2．知道分子间的距离r＜r0时，分子力表现为斥力；分子间的距离r＞r0时，分子力表现为引力．水、油等液体很难被压缩，利用它们的“不可压缩性”可以制成水压机和液压传动，你知道为什么很难被压缩吗？提示：分子之间存在着力的作用．1．分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，在某些情况下表现为引力，在某些情况下表现为斥力．2．分子间相互作用的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小，只是斥力减小得更快一些，如图所示．3．分子间的作用力与分子间的距离r有关，分子间距离为r0(数量级为10－10m)的位置叫做(1)当r＝r0时，F引＝F斥，此时两力的合力为零，即分子间呈现出没有作用力．(2)当r＞r0时，F引＞F斥，分子间呈现出引力．(3)当r＜r0时，F引＜F斥，分子间呈现出斥力．(4)当r＞10r0时，分子间的作用力十分微小，已经可以忽略不计了．思考：把一块洗净的玻璃片吊起，使玻璃片水平地接触水面，发现需用较大的力才能将玻璃片提起，为什么会这样呢？将两块铅块用力挤压，撤去力后，两块铅块粘在一起，可以用来提很重的物体，又该怎样去解释？提示：两种现象均说明分子间有引力.一、分子间有相互作用的宏观表现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．例如：坚硬的固体很难被拉长；伸长了的橡皮筋松手之后能恢复原状；两块磨光的铅块压紧后能连在一起．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．例如：固体、液体很难被压缩；气体压缩到一定程度后也很难继续压缩．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、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．二、分子间相互作用力的特点1．分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力，这两个力的合力即为表现出的分子之间的作用力．2．分子力与分子间距离的关系，如图所示．3．说明：①分子间距离为r0时并不是没有引力和斥力，而是引力和斥力的合力为零．当分子间距离为r0时，分子并不是静止不动的．②分子之间发生相互作用力的距离很短，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，即r＞10r0时，可认为分子间的作用力为零，所以分子力是短程力．③分子间的作用力本质上是一种电磁力，是由原子内部的带电微粒的相互作用引起的．④引力和斥力都是单调变化的，而分子力(合力)并不是单调变化的．三、利用弹簧模型类比理解分子力与分子间距离变化的关系为了形象地理解分子力，我们可以把相邻的两个分子想像成为弹簧连接的两个小球，分析如下：1．当弹簧处于自然长度时，弹簧对它们没有作用力，这个弹簧的“原长”相当于r＝r0，这时它们表现出的是没有作用力，如图所示．2．当有外力压缩它们时，弹簧缩短，它们之间的距离小于弹簧的“原长”，相当于r＜r0，这时它们表现为斥力，如图所示．3．当有外力拉伸它们时，弹簧伸长，它们之间的距离大于弹簧的“原长”，相当于r＞r0，这时它们表现为引力，如图所示．4．当外力拉伸它们直到弹簧超过了其弹性限度甚至失去弹性，相当于r＞10r0，这时分子力非常微弱，可以忽略不计了，如图所示．类型一对分子力与分子间距离变化关系的理解【例题1】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中正确的是()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0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0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小点拨：判断分子力与分子间距离变化的关系时要明确：分子间的引力和斥力是同时存在的，且它们随分子间距离的变化同时增大或减小，而分子间作用力的合力随距离如何变化要看在哪个范围内．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时，F斥＞F引0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，然后减小到零，故C项正确，D项错误．答案：C题后反思：本题易误选A、B.解此题时应注意：(1)当r＝r0时，分子所受合力为零，并非没有F引、F斥．(2)分子所受合力为斥力，并非不受引力，而是F引＜F斥．类型二分子力做功问题【例题2】(双选)两个分子甲和乙相距较远，此时它们之间的分子力可以忽略，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近的整个过程中()A．分子力总是对乙做正功B．分子引力与斥力互为反作用力，分子引力做的功与分子斥力所做的功的代数和总等于零C．先是分子力对乙做正功，然后分子力对乙做负功D．分子引力总是做正功点拨：在乙逐渐向甲靠近的过程中，明确分子力与位移的方向关系是讨论其做功的关键．解析：分子之间的距离大于r0时，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，分子乙在靠近平衡位置的过程中，分子力与移动方向相同，分子力对乙做正功；当两分子之间距离小于r0时，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力，分子从乙位置向甲位置靠近的过程中，分子力与移动方向相反，分子力对乙做负功．选项C正确．分子力是分子引力与分子斥力的合力．在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的整个过程中，分子引力始终做正功，斥力始终做负功．选项D正确．答案：CD题后反思：分子力对分子做功和其他力对宏观物体做功的判断相同，即F、s方向相同或夹角为锐角时，F做正功；F、s方向相反或夹角为钝角时，F做负功．触类旁通：(1)本题中若不考虑其他作用力，则在乙分子由无穷远处向甲靠近的整个过程中乙分子的加速度怎么变化？(2)本题中不考虑其他作用力，乙分子的动能怎么变化？解析：(1)由于乙分子只受分子力作用，根据牛顿第二定律，乙的加速度与它所受的分子力成正比，乙的加速度的变化规律与分子力的变化规律一致，即在整个过程中，乙分子的加速度大小是先增大再减小后增大，加速度的方向先是指向甲，后是沿甲乙连线背向甲．(2)根据动能定理，乙分子的动能变化量等于合力即分子力对乙所做的功，由于分子力对乙先做正功后做负功，所以乙分子的动能先增加后减小．答案：(1)乙分子的加速度大小是先增大再减小又增大，加速度的方向先是指向甲，后是沿甲乙连线背向甲．(2)先增加后减小．类型三分子力的宏观表现【例题3】(双选)下列说法中正确的是()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，这是分子间存在引力的宏观表现解析：本题考查分子间作用力的有关知识．液体体积很难压缩，说明分子间存在斥力，固体很难被拉断，说明分子间存在引力，故选项A、D正确．气体容易充满容器是分子热运动的结果，抽成真空的马德堡半球很难分开是大气压强作用的结果，故选项B、C错误．答案：AD题后反思：处于固、液态的物体一般情况下分子力表现为零，被压缩时表现为斥力，被拉伸时表现为引力，物体之所以凝聚为一个整体是由于分子间存在引力．1(双选)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，是利用了分子之间有较强的引力解析：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，故选项A、B错误，选项C、D正确．答案：CD2(双选)关于分子间的相互作用力的以下说法中，正确的是()A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零B．当r＞r0时，随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增加得快，故分子力表现为引力C．当r＜r0时，随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r＞10－9m解析：在平衡位置，分子间的引力等于斥力，分子力为零，A项正确；当r＞r0时，随着分子间距离的增大，分子间引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，B项错误；当r＜r0时，随着分子间距离的减小，分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表现为斥力．答案：AD3(2010·上海单科)分子间相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则()A．分子间斥力随分子间距的增大而增大B．分子间斥力随分子间距的减小而增大C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大解析：分子引力和斥力都随着分子间距的减小而增大；但分子力随分子间距的减小而先增大后减小，最后再增大．答案：B4一般情况下，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eq\f(1,2)mv2B．分子力对乙分子做的功为eq\f(1,2)mv2C．分子引力比分子斥力多做了eq\f(1,2)mv2的功D．分