分子间的相互作用力

课程导入(学生用书P12)

大量分子之所以能够构成一定形状的物体,是因为分子之间存在作用力.如果分子间不存在引力,则由于分子无规则运动,物体就不能维持一定的形状.如果物体分子间不存在斥力,则物体可能被无限制地压缩,直到分子相互碰到一起为止,那么物质世界将没有如此丰富多彩.我们将在这一节中学到有关分子的知识.

课标解读(学生用书P12)

1.通过实验明确分子间存在间隙和作用力.

2.通过图象分析知道分子力随分子间距离的变化而变化的规律.

要点扫描(学生用书P12)1.分子间的引力和斥力是同时存在的,它们的大小都跟分子间的距离有关.

2.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,当分子间的距离等于r0时,分子间的引力和斥力相互平衡,分子间的作用力为零,r0的大小与分子的大小差不多,数量级均为10-10m,我们把相当于距离为r0的位置叫做平衡位置.

3.当分子间距离小于r0时,分子间的引力和斥力都随距离的减小而增大,但斥力比引力增大得更快,分子间的作用力表现为斥力.

4.当分子间距离大于r0时,分子间的引力和斥力都随距离的减小而增大,而且斥力总是比引力小,分子间的作用力表现为引力,并且随距离的增大而迅速减小.

5.分子间发生相互作用力的距离很短,当分子间距离的数量级大于分子大小的10倍时,分子间的作用力十分微小,已经可以忽略不计了.

6.分子间的作用力本质上是一种电磁力.

重点难点突破（学生用书P12）一､分子力的特点和规律——图解法分析分子受力

在分析分子间的作用力时,可设分子甲在O点,分子乙在r轴上移动,这样,物理情景和物理过程相对清楚一些,如下图所示.

1.在任何情况下,分子间总是同时存在着引力和斥力,而实际表现出来的分子力,则是分子引力和斥力的合力.

2.分子间的引力和斥力都随距离变化,但变化情况不同,如上图所示,其中,虚线分别表示引力和斥力随距离的变化,实线表示它们的合力F随分子间的距离r的变化.

(1)当r=r0时,引力和斥力相互平衡,分子力F=0.

(2)当r<r0时,引力和斥力都增大,但斥力增大得快,实际表现的分子力为斥力,这个斥力随r的减小而迅速增大.

(3)当r>r0时,引力和斥力都减小,但斥力减小得快,实际表现的分子力为引力,这个引力随r的增大而减小.

(4)当r>10r0时,分子力已变得十分微弱,可以忽略不计(分子力是短程力).

3.r0的意义

分子间距r=r0时,分子力等于零,所以相当于距离r0的位置叫做平衡位置.r0的数量级为10-10m.

注意:(1)分子间距为r0时,并不是分子间无引力和斥力.

(2)分子处于间距r0的位置时,并不是静止不动.

二､借助弹簧小球模型理解分子力

分子之间的作用力较抽象,不容易理解,但对弹簧振子的受力情况我们容易掌握和理解,二者有相似的地方,可类比记忆.

如图所示,用两个小球中间连有一个弹簧的模型来比喻分子及其间的分子力;小球代表分子,弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力.

(1)当r=r0时,分子力表现为零,可将其对比成两个小球中间连一轻弹簧且弹簧处于原长的情况,此时两小球间相互作用力为零.

(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,可将其对比成两小球间连一轻弹簧且处于压缩态的情形,此时两小球均受到背离两小球的弹力作用,表现为“排斥”.

(3)当r>r0时,分子力表现为引力,同样将其对比成轻弹簧处于伸长态的情形.此时两小球均受到指向彼此的弹簧的拉力作用,表现为“吸引”.三种情形如下表所示:

三､根据分子力理解物体三态不同的宏观特征

物体所处的状态(固态､液态､气态)与分子间的作用力有密切关系.

固体分子间的距离很小,分子间的作用力很大,分子不能剧烈运动,只能在其平衡位置附近发生微小的振动,因此固体有一定的形状和体积.

液体分子间的距离比较小,分子间的相互作用力相当大,但与固体分子相比,其分子可在平衡位置附近做范围较大的无规则运动,因而液体有一定的体积却无一定的形状,具有良好的流动性.气体分子间距离很大,分子间的作用力很微弱,可以不考虑,除了相互碰撞外几乎不受其他力的作用,所以气体没有一定的体积和形态,体积要多大就多大,充满整个容器.

典例剖析(学生用书P13)

题型一正确理解分子力例1:关于分子间的作用力的说法,正确的是()

A.分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是其合力

B.分子间距离减小时,引力和斥力都增加,但斥力比引力增加得快

C.分子间距离减小时,引力和斥力都减小,但斥力减小得快

D.分子间的距离r=2r0时,它们之间既有引力又有斥力,而且引力大于斥力

解析:分子间的引力和斥力同时存在,分子力指的是它们的合力,A正确;分子间的作用力与分子间距离有关,当分子间距离减小时,引力和斥力同时增大,但斥力比引力增加得快,B正确,C错误;当r=2r0时,即r>r0时,F引>F斥,所以D是正确的.答案:ABD点拨:解决此类问题时,要紧紧抓住分子力随分子间距离变化的特点,分子间引力和斥力同时存在,分子力大小与分子间距的关系.针对性训练1:以下关于分子力的说法,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总是斥力

C.气体分子之间总没有分子力的作用

D.分子引力实质上是分子间的万有引力

解析:分子间引力和斥力是同时存在的,故A正确,C错误;液体难于被压缩说明分子间存在斥力,故B错误;分子力的本质是电磁力,与万有引力产生机理不同,它们不是同一种力,故D错误.答案:A题型二应用分子力解释有关现象例2:如图所示,把一块洗净的薄玻璃板吊在测力

计的下端,使玻璃板水平地接触水面,用手缓慢竖直向上拉测力计,则在把玻璃板拉离水面的过程中()

A.测力计示数始终等于玻璃板的重力

B.测力计示数会大于玻璃板的重力

C.因为玻璃板上表面受到大气压

力,所以拉力大于玻璃板的重力

D.因为拉起时还要克服水分子的吸引力,所以拉力大于玻璃板的重力

解析:玻璃板被拉起时,玻璃板下面粘有一层水,这层水要受到其他水分子的引力,所以拉力大于玻璃板的重力,与大气压无关,B､D正确.

答案:BD点拨:解答本题最容易误认为拉力大于玻璃板的重力是由于克服水分子与玻璃板之间的相互作用力引起的.

针对性训练2:玻璃打碎以后,为什么不能把它们拼在一起,利用分子力使其复原呢?

解析:分子间的引力只有在距离小于10-9m时才会比较显著,碎玻璃拼在一起,由于接触面错落起伏,绝大多数的分子间距离远大于10-9m,所以,总的分子引力非常小,根本不足以使它们连在一起.

答案:见解析规律方法总结(学生用书P14)1.斥力与引力的变化特点是相同的,都随分子间距的减小而增大.

2.r=r0时,分子力的合力为零,但引力､斥力都存在,只是等大反向;r>10r0时,分子引力､分子斥力皆为零,合力为零,这两种情况是有区别的.

演练提升(学生用书P14)

基础达标

1.下列现象可说明分子间有引力的是()

A.正､负电荷相互吸引

B.磁铁吸引附近的小铁钉

C.用粉笔写字在黑板上留下字迹

D.用电焊把两块铁焊在一起答案:CD2.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,其合力表现为引力

C.分子之间的距离越小,F引越小,F斥越大

D.分子之间的距离越小,F引越大,F斥越小

解析: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<r0时,合力表现为斥力,随分子间距离的增大而减小.当r>r0时,合力表现为引力,引力的大小随分子间距离的增大为先增大后减小.A正确.答案:A3.下面证明分子间存在引力和斥力的实验中,哪个是错误的?()

A.两块铅块压紧以后连成一块,说明存在引力

B.固体､液体很难压缩,说明存在斥力

C.月球绕地球做圆周运动,说明分子间存在引力

D.拉断一根绳子需很大力气说明存在引力

解析:两块铅块压紧后能连成一块､绳子很难被拉断,说明分子间存在引力,而固体､液体很难被压缩,说明分子间存在斥力,因此选项A､B､D正确.月球绕地球做圆周运动是万有引力,C错误.

答案:C6.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.用气筒给自行车胎打气,越打越费力,说明气体分子间有斥力

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

4.下图是分子间的作用力和距离的关系示意图,规定分子斥力为正,有关说法正确的是()

A.在r0处,分子的引力和斥力都为零,分子力也为零

B.在小于r0处,分子斥力曲线比分子引力曲线要陡

C.在大于r0小于10r0处,分子引力曲线比分子斥力曲线要陡

D.在无穷远处,分子的引力曲线和斥力曲线将无限接近r轴解析:在r0处,分子引力和斥力大小相等,但不为零,分子力为零.不论分子间距如何,斥力比引力变化都快,斥力曲线比引力曲线要陡,r是三条曲线的一条渐近线.答案:BD5.表面平滑的太空飞行器在太空中相互摩擦时,很容易发生“黏合现象”,这是由于()

A.摩擦生热的作用 B.化学反应的作用

C.分子力的作用 D.万有引力的作用答案:C解析:当表面平滑的飞行器在太空中相互摩擦时,可以使两个相互接触的表面上有许多分子间的距离达到分子力的范围,而发生“黏合”.

解析:固体难于拉伸,是分子间引力的表现,A正确.B中液体的流动性不能用引力､斥力来说明,是化学键的作用.C中越打越费力,是气体压强的原因.油从筒中溢出,说明钢分子间有空隙.

答案:A

能力提升

7.在弹性限度内,弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比,从分子间相互作用力跟分子间距离的关系图象来看,最能反映这种规律的是图中的()

A.ab段 B.bc段

C.de段 D.ef段解析:在r=r0时,分子间作用力为零;当r>r0时,分子间作用力表现为引力,对应弹簧被拉长;r<r0时,分子间作用力表现为斥力,对应弹簧被压缩;由于bc段近似为直线,分子间的作用力与距离增大或减小量成正比,B正确.

答案:B8.将两块接触面洁净的铅块a和b紧压后悬挂起来,下面的铅块不下落,这说明ab接触处()

A.分子间无空隙故粘在一起

B.ab间存在万有引力

C.分子间引力大于斥力

D.分子间的分子力等于b铅块的重力

解析:下端b铅块不掉下来,宏观上是因为a对b的分子力等于b的重力,微观上是因为分子间的引力大于斥力,是分子力作用的效果.答案:CD9.设r0为A､B两个分子间引力和斥