高中物理分子動理論分子間的作用力學(xué)案新人教版選修33

※了解分子間的作用力，掌握分子力隨分子間距離變化的關(guān)系※了解分子力曲線※了解分子動理論的全部內(nèi)容蹦極是近幾年來新興的一項非常刺激的戶外休閑活動，它能讓人體驗最驚險、最刺激的感覺，就好比是向死亡之神的挑戰(zhàn)．蹦極所用的繩索具有很大的彈性，那么你知道這種繩索的彈性來源于什么嗎？1．水和酒精混合，總體積減小，說明分子間有．2．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之間存在著 ．用力拉伸物體，物體內(nèi)要產(chǎn)生反抗拉伸的彈力，說明分子間存在著．用力壓縮物體，物體內(nèi)會產(chǎn)生反抗壓縮的力，這說明分子之間還存在著 ．3．用F引和F斥表示引力和斥力，F(xiàn)斥和F引都隨r的增大而

，但

比

減少得更快，F(xiàn)斥和F引都隨r的減少而

，但

比

增加得更快．空隙引力引力斥力減小F斥F引增加F斥F引4．分子動理論的基本內(nèi)容是

，

，

，分子動理論是熱現(xiàn)象

的基礎(chǔ)．物體是由大量分子組成的分子在做永不停息的無規(guī)則運動分子之間存在著引力和斥力微觀理論(1)擴散現(xiàn)象和布朗運動不但說明分子不停地做無規(guī)則運動，同時也說明分子間有空隙，否則分子就不能運動．(2)物體的熱脹冷縮現(xiàn)象正是由于物體分子間的空隙增大或縮小而造成的，這是氣體、液體和固體所共有的現(xiàn)象．特別提醒：我們在估測分子大小時，常常把固體或液體分子看作是一個挨一個緊密排列的，其實，這只是為了研究方便而假設(shè)的一種理想化的模型，真實的分子間是有空隙的．下列現(xiàn)象中，能說明分子間有間隙的是 (

)A．水和酒精混合后體積變小B．面包能被壓縮C．高壓密閉鋼管的油從管壁滲出D．氣體被壓縮答案：ACD解析：面包能被壓縮是因為組成面包的顆粒之間有間隙，而不能說明分子間有間隙，故A、C、D正確.(1)分子間同時存在相互作用的引力和斥力①從宏觀上分析以固體物質(zhì)為例，物體在被拉伸時需要一定的外力，這表明組成物質(zhì)的分子之間存在著相互的引力作用，所以要使物體被拉伸，一定需要有外力來克服分子之間的引力；同時物體在被壓縮時也需要一定的外力，這表明組成物質(zhì)的分子之間還存在著相互作用的斥力，因此要使物體被壓縮，一定需要有外力來克服分子之間的斥力．②從微觀上分析分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，這說明分子間存在著引力．(2)分子力的特點與分子力曲線(1)當(dāng)兩個分子間的距離r等于某個值r0(數(shù)量級10－10m)時，分子間的引力F引和斥力F斥相互平衡，其合力F(稱為分子力)為零，相互間距離為r0的位置，叫做平衡位置．(2)當(dāng)分子間的距離r＜r0時，由于F引和F斥都隨距離r的減少而增大，且F斥增大得更快，因此F斥＞F引，分子力表現(xiàn)為斥力．(3)當(dāng)分子間的距離r＞r0時，由于F引和F斥都隨距離r的增大而減小，而F斥減小得更快，因此F斥＜F引，分子力表現(xiàn)為引力．如圖所示，圖中曲線顯示出分子力具有的上述特點．特別提醒：①分子間的引力F引和斥力F斥都隨距離r的增大(或減小)而減小(或增大)，但斥力減少(或增大)得更快，它們都是單調(diào)減函數(shù)，而分子力(合力)并不是單調(diào)變化的．②分子力是短程力．當(dāng)分子間距離r＞10r0時，分子力變得很微弱，可認(rèn)為F＝0.③分子力是由原子內(nèi)部的帶電微粒的相互作用引起的．有句諺語叫“破鏡難圓”，請利用分子間相互作用力的知識分析為什么破碎的鏡子不能拼在一起？答案：只有當(dāng)分子間的距離很小時，分子引力才比較顯著，破碎的鏡片放在一起，由于接觸面錯落起伏，絕大多數(shù)分子彼此間的距離是比較大的，因此總的分子引力非常小，不足以使它們連在一起，故不能“破鏡重圓”．(3)分子力的模擬如圖所示，用兩個小球中間連有一個彈簧的模型來比喻分子及其間的分子力：小球代表分子，彈簧的彈力代表分子斥力和引力的合力．當(dāng)彈簧處于原長時(r＝r0)，象征著分子力的合力為零；當(dāng)彈簧壓縮時(r<r0)，象征著分子力的合力為斥力；當(dāng)彈簧處于拉伸狀態(tài)時(r>r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為引力．借助此模型可以幫助記憶分子力隨距離變化的規(guī)律．特別提醒：(1)分子間距為r0時，引力等于斥力，并不是無引力和斥力，且此時分子并不是靜止不動．(2)“小球—彈簧”模型用類比方法近似反映了分子在平衡位置附近分子合力的情景，它不能說明分子間既有引力又有斥力，更不能表示分子位置變化時斥力、引力及合力的復(fù)雜變化情況.分子動理論的主要內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則運動，分子之間存在著引力和斥力．(2009·蘇州模擬)如圖，設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點O處不動，另一分子可位于x軸上不同位置處，圖中縱坐標(biāo)表示這兩個分子間分子力的大小，兩條曲線分別表示斥力和引力的大小隨兩分子間距離變化的關(guān)系，e為兩曲線的交點，則 (

)A．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標(biāo)數(shù)量級為10－15mB．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標(biāo)數(shù)量級為10－10mC．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點的橫坐標(biāo)數(shù)量級為10－10mD．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點的橫坐標(biāo)數(shù)量級為10－15m解析：表示引力的線與表示斥力的線的交點，橫坐標(biāo)表示分子間距r0，r0大約10－10m，由分子力特點可知r>r0時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；r<r0時，引力小于斥力，分子力表現(xiàn)為斥力，由此可知ab線表示引力，cd線表示斥力，C對，A、B、D錯．答案：C點評：解答本題應(yīng)把握以下三點：①平衡位置時，引力等于斥力．②引力、斥力隨距離增大單調(diào)減?。鄢饬Ρ纫ψ兓欤?/p>

如圖所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在測力計的下端，使玻璃板水平地接觸水面，用手緩慢豎直向上拉測力計，則玻璃板在拉離水面的過程中 (

)A．測力計示數(shù)始終等于玻璃板的重力B．測力計示數(shù)會出現(xiàn)大于玻璃板重力的情況C．因為玻璃板上表面受到大氣壓力，所以拉力大于玻璃板的重力D．因為拉起時需要克服水分子間的吸力，所以拉力大于玻璃板的重力答案：BD解析：玻璃板被拉起時，要受到水分子間的引力，所以拉力大于玻璃板的重力，與大氣壓無關(guān)，所以選BD.

有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠處逐漸向甲靠近，直到不能再靠近為止．在這整個過程中 (

)A．分子力總對乙做正功B．乙總是克服分子力做功C．先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功D．乙先克服分子力做功，然后分子力對乙做正功解析：這里所謂的分子力就是每個分子所受引力和斥力的合力．判斷分子力做什么功，就看分子力與位移的方向關(guān)系．二者同向，分子力做正功，二者反向分子力做負功或說克服分子力做功．甲、乙兩分子間的距離大于r0時，分子力為引力，對乙做正功；分子間的距離小于r0時，分子力為斥力，對乙做負功，正確選項為C.答案：C點評：分子力對分子做功和其他力對宏觀物體做功的判斷相同，即F、s方向相同或夾角為銳角，F(xiàn)做正功；F、s方向相反或夾角為鈍角，F(xiàn)做負功．(1)本題中在乙分子從無窮遠逐漸向甲靠近的過程中，直到不能再靠近為止，乙分子的動能如何變化？(設(shè)乙分子只受甲的作用力)(2)若乙分子從靠近得不能再近的位置開始使兩分子之間的距離逐漸增大，直到大于10r0，則乙分子運動的加速度、速度如何變化？答案：(1)由動能定理可知在乙分子從無窮遠逐漸向甲靠近的過程中直到不能再靠近為止，分子力先對乙做正功，后做負功，則乙分子的動能先增大后減小，在平衡位置處動能最大．(2)由于從靠得不能再近的位置開始直到分子間距大于10r0過程分子力先是表現(xiàn)為斥力越來越小，后是表現(xiàn)為引力先增大再減小，由牛頓第二定律知乙分子運動的加速度先減小再增大，再減小．而乙分子的速度是先增大，后減小.

應(yīng)用分子動理論解釋水的三態(tài)變化．解析：分子力束縛著分子的運動，分子的運動又會突破這種束縛，矛盾的雙方誰占主導(dǎo)地位，就決定著物質(zhì)的三態(tài)．水在不同溫度下表現(xiàn)出的固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)，就是由這種相互對立的作用決定的．在較低溫度下，水分子的無規(guī)則運動不夠劇烈，分子在相互作用力作用下被束縛在各自的平衡位置附近做較小的振動，這時水表現(xiàn)為固態(tài)——冰．當(dāng)溫度升高，無規(guī)則運動達到某一程度時，分子力的作用已不能使分子在平衡位置附近振動了，但分子還是不能遠離，這時水表現(xiàn)為液態(tài)．當(dāng)溫度繼續(xù)升高，分子的無規(guī)則運動劇烈到一定程度時，分子之間的作用力很弱，已不能束縛分子了，這時水分子相互分散遠離，水的狀態(tài)就是氣態(tài)了．點評：①組成物質(zhì)的大量分子的無規(guī)則運動和分子間的相互作用力，是兩種相互對立的作用．②溫度決定分子無規(guī)則運動的劇烈程度．分子間的距離能體現(xiàn)分子間作用力的強弱．

最近幾年出現(xiàn)了許多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等．摩擦焊接是使焊件兩個接觸面高速地向相反方向旋