3分子间作用力

物理选修3-3第七章分子动理论教学目标：1、知道分子间存在空隙；2、知道分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。能用分子力解释日常生活中一些常见的现象。3、了解分子动理论及热学研究的两个方面。演示：将50ml水和50ml无水酒精倒入细长玻璃管中，记住液面到达的高度，振荡混合均匀后，再看液面到达的高度。现象：分析原因：思考1：哪些现象还说明分子间存在空隙？思考2：分子间存在空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，这是为什么呢？扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子结构图演示：两铅块被挤紧……结论：思考4：分子间存在吸引力与分子间有空隙，矛盾吗？分子间一定还存在排斥力！思考5：什么现象可以证明分子间存在斥力？思考：原子是由什么组成的？猜想分子间既有引力又有斥力的原因。斥力斥力引力引力分子间相互作用力是由原子内带正电的原子核和带负电的电子间相互作用而引起的．F0r纵轴表示分子间的作用力正值表示F斥横轴表示分子间的距离负值表示F引一、分子力与分子间距离的关系请你根据已知的分子间的引力和斥力与分子间距离r的关系图线，画出分子间合力与r的关系图线。做一做：随r逐渐减小，F引、F斥都增大,F分(表现为引力)先增大到某一值然后减小到零,F分再反向增大(表现为斥力).F引F引F斥F斥r0（1）当r=r0=10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0，处于平衡状态F引F引F斥F斥r＜r0(2)当r＜r0时，随r的减小，F引、F斥都增大，F斥比F引增大得快，F斥＞F引，分子力表现为斥力，r减小，分子力增大F引F引F斥F斥r＞r0(3)当r＞r0时，随r的增加，F引、F斥都减小，F斥比F引减小得快，F斥＜F引，分子力表现为引力（4）当r＞10r0时，分子力等于0，分子力是短程力。FF斥F引F分r00r分子间的作用力有时表现为引力分子间的作用力有时表现为斥力分子间同时存在相互作用的引力和斥力的解释1．从宏观上解释(1)以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物体的分子之间存在着相互作用的引力，所以要使物体被拉伸，一定需要有外力来克服分子之间的引力．(2)同样，物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物体的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力．2．从微观上解释(1)分子间虽然有空隙，但大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力．(2)分子间有引力，而分子间又有空隙，没有紧紧吸在一起，这说明分子间还存在着斥力．下列说法正确的是()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，这是分子间存在吸引力的宏观表现D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现解析：答案：AD二、分子间作用力的特点：1、分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）．2、分子间的引力和斥力只与分子间距离（相对位置）有关，与分子的运动状态无关．3、分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，且斥力总比引力随r的增大而减小得快．三、分子力与分子间距离的关系1)．当r＝r0时，分子间引力和斥力相平衡，有F引=F斥分子处于平衡位置，其中r0为分子直径的数量级，约为10-10m．2)．当r＜r0时，F引＜F斥，对外表现的分子力F为斥力．4)．当r＞10r0时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F为零（如气体分子间可认为作用力为零）．3)．当r＞r0时，F引＞F斥，对外表现的分子力F为引力．一、分子力与分子间距离的关系随堂练习：1、分子间相互作用力由两部分F引和F斥组成，则()Ａ．F引和F斥同时存在;Ｂ．F引和F斥都随分子间距增大而减小;Ｃ．F引和F斥都随分子间距增大而增大;Ｄ．随分子间距增大，F斥减小，F引增大.2、有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是()Ａ．分子间的斥力增大，引力变小;Ｂ．分子间的斥力变小，引力变大;Ｃ．分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快;Ｄ．分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值.把一块洗净的玻璃板吊在细线的下端,使玻璃板水平地接触水面(如图所示).如果你想使玻璃离开水面,必须用比玻璃板重量大的力向上拉细线.动手试一试,并解释为什么?玻璃板离开水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂．水分子发生分裂时，由于玻璃分子和水分子、水分子之间存在引力，外力要克服这些分子引力，造成外界拉力大于玻璃板的重力．4、解释下列现象.（1）为什么用粉笔在黑板上写字,黑板上会留下字迹?（2）晒干的衣服穿在身上很舒服,当衣服湿了的时候,会粘在身上,这是为什么?由于摩擦,在摩擦的过程中,它们与黑板间的距离小到可以发生分子引力,因此被黑板吸引,从而在黑板上留下字迹..干衣服穿在身上很舒服,是因为衣服与皮肤之间凹凸不平,不能使较多的分子接近10-10m的数量级,分子力无法起作用,因此衣服不会粘在身上,所以感觉很舒服.当衣服湿了以后,由于水的流动性,会填补凹凸不平的空隙,使之有较多的部分与皮肤间的距离接近10-10m的数量级,分子表现为引力,使衣服粘在身上,感觉很不舒服.●分子间同时存在着引力和斥力，都随分子间距离r的增大而减小，随r的减小而增大，但斥力比引力变化的快。●当分子间距r＜r0＝r0＞r0时分子力表现为斥力零引力●当分子间距r的数量级大于10-10m时，分子力可忽略不计。F分F斥F引r0rF总结：拓展：有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中（）．A．分子力总对乙做正功．B．乙总是克服分子力做功．C．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功．D．乙先克服分子力做功，然后分子力对乙做正功．三、根据分子力解释物体三种状态的宏观特征分子间的距离不同，分子间的作用力表现也就不一样．1．固体：固体分子间的距离小，分子之间的作用力表现明显，其分子只能在平衡位置附近做范围很小的无规则振动．因此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状．2．液态：液体分子间的距离也很小，分子之间的作用力也能体现得比较明显，但与固体分子相比，液体分子可以在平衡位置附近做范围较大的无规则振动，而且液体分子的平衡位置不是固定的，是不断移动的，因此液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状．3．气体：气体分子间的距离较大，分子之间的作用力极小，可认为气体分子除了与其他气体分子或器壁碰撞时有相互作用外，分子力可忽略．因而气体分子总是做匀速直线运动，直到碰撞时才改变方向．所以气体没有一定的体积，也没有一定的形状，总是充满整个空间．如图，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则()A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－15mB．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－10mC．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－10mD．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－15m解析：表示引力的线与表示斥力的线的交点，横坐标表示分子间距r0，r0大约10－10m，由分子力特点可知r＞r0时，引力大于斥力，分子力表现为引力；r＜r0时，引力小于斥力，分子力表现为斥力，由此可知ab线表示引力，cd线表示斥力，C对，A、B、D错．答案：C【跟踪发散】3－1：一般情况下，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12mv2B．分子力对乙分子做的功为12mv2C．分子引力比分子斥力多做了12mv2的功D．分子斥力比分子引力多做了12mv2的功答案：ABD解析：当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止，当乙分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v，故在此过程中乙分子的动能变化量为12mv2；且在此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即W合＝W斥＋W引，由动能定理得W引＋W斥＝12mv2，故分子斥力比分子引力多做了12mv2的功．二、分子动理论1.内容：物体是由大量分子组成的，分子永不停息的做无规则运动，分子间存在相互作用力。2.分子动理论是物质结构的基本图像。个别分子的运动具有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。如：微观的大量分子的无规则运动对应宏观的温度。1．如图所示是描述分子引力与斥力随分子间距离r变化的关系曲线，根据曲线可知下列说法中正确的是()A．F引随r的增大而增大B．F斥随r的增大而减小C．r＝r0时，F斥与F引大小相等D．F引和F斥随r的增大而减小解析：F引和F斥均随r的增大而减小，当r＝r0时，F引＝F斥，方向相反，合力F＝0.答案：BCD2．关于分子动理论，下述说法不正确的是()A．物质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：由分子动理论可知A、B对，分子间有相互作用的引力和斥力，C错．分子动理论的提出是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D对．答案：C3．(2011·广州高二检测)表面平滑的太空飞行器在太空中飞行与灰尘互相摩擦时，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解析：当表面平滑的飞行器在太空中与灰尘相互摩擦时，可以使飞行器表面与灰尘的距离达到分子力的作用范围，而发生“黏合”，因此是分子力的作用．C项正确．答案：C