高中物理 7.3 分子间的作用力 课件 新人教版选修33.ppt

1 分子力与分子引力 斥力的关系在任何情况下 分子间总是同时存在着引力和斥力 而实际表现出来的是分子力 分子力是分子引力和斥力的合力 2 分子力与分子间距离变化的关系 1 r0的意义分子间距离r r0时 引力与斥力大小相等 分子力为零 所以分子间距离等于r0 数量级为10 10m 的位置叫平衡位置 2 分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小 但斥力减小得更快 当r r0时 f引 f斥 f 0 当r r0时 f斥 f引 分子力f表现为斥力 当r r0时 f斥 f引 分子力f表现为引力 当r 10r0 10 9m 时 f引和f斥都十分微弱 可认为分子间无相互作用力 所以分子力f 0 3 当r r0时 合力随距离的增大而减小 当r r0时 合力随距离的增大先增大后减小 3 分子力模型如图所示 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 当弹簧处于原长时 r r0 象征着分子力的合力为零 当弹簧压缩时 r r0 象征着分子力的合力为斥力 当弹簧处于拉伸状态时 r r0 象征着分子力的合力为引力 借助此模型仅限于可以帮助记忆分子力何时为引力 何时为斥力 1 分子间距为r0时 引力与斥力大小相等 并不是无引力和斥力 且此时分子并不是静止不动而是在平衡位置附近振动 2 小球 弹簧 模型用类比方法近似反映了分子在平衡位置附近分子合力的情景 它不能说明分子间既有引力又有斥力 更不能表示分子位置变化时斥力 引力及合力的复杂变化情况 典例1 2011 广东高考 如图所示 两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来 下面的铅柱不脱落 主要原因是 a 铅分子做无规则热运动b 铅柱受到大气压力作用c 铅柱间存在万有引力作用d 铅柱间存在分子引力作用 解题指导 解答本题时应注意以下两点 1 铅是一种软质金属 2 分子力是一种短程力 标准解答 选d 挤压后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围 故不脱落的主要原因是分子之间的引力 故d正确 a b c错误 规律方法 分子力问题的分析方法 1 首先要分清是分子力还是分子引力或分子斥力 2 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 3 分子力比较复杂 要抓住两个关键点 一是r r0时 分子力为零但引力和斥力大小相等 均不为零 二是r 10r0时 分子力以及引力 斥力都可忽略 可以看做是零 所以当rr0时 分子间距由r0增大到10r0 分子力先增大后减小 变式训练 2010 上海高考 分子间的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 分子间引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 选b 引力 斥力均随分子间距的增大而减小 随分子间距的减小而增大 故a错 b对 当r r0时分子间作用力随分子间距的增大而减小 故c项错 当分子间距由10r0减小到r0时 分子间作用力先增大 后减小 故d项错 1 统计规律 对大量的偶发事件整体起作用的规律 统计规律表现这些偶发事件整体的和必然的联系 而个别事件的特征和偶然联系已经不是重点了 例如气体在无序运动中不断发生碰撞 每个分子的运动速率不断地发生变化 在某一特定时刻 某个特定分子究竟具有多大的速度完全是偶然的 不能预知 但对大量分子的整体 在一定条件下 实验和理论都证明它们的速率分布遵从一定的统计规律 2 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 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 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 3 分子力与物体三态不同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 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 液体分子间的距离也很小 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 因而液体虽然具有一定的体积 却没有固定的形状 气体分子间距离较大 彼此间的作用力极为微小 可认为分子除了与其他分子或器壁碰撞时有相互作用外 分子力可忽略 所以气体没有一定的体积 也没有一定的形状 总是充满整个容器 1 宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现 分子与分子间的相互作用力较小 但大量分子力的宏观表现合力却很大 2 物体状态不同 分子力的宏观特征也不同 如固体难压缩是分子间斥力的表现 气体难压缩是气体压强的表现 典例2 2010 四川高考 下列现象中不能说明分子间存在分子力的是 a 两铅块能被压合在一起b 钢绳不易被拉断c 水不容易被压缩d 空气容易被压缩 解题指导 解答本题时可按以下思路分析 标准解答 选d 两铅块能被压合在一起 钢绳不易被拉断说明分子之间存在引力 而水不容易被压缩是因为分子间距小 轻微压缩都会使分子力表现为斥力 因此a b c都能说明分子间存在分子力 空气容易被压缩是因为分子间距大 而不能说明分子间存在分子力 因此选d 规律方法 判断分子力的技巧 1 当物体被拉伸时 物体要反抗被拉伸 表现出分子引力 而当物体被压缩时 物体又要反抗被压缩而表现出分子斥力 2 气体分子间距比较大 除碰撞外 认为分子间引力和斥力均为零 气体难压缩是压强的宏观表现 变式训练 下列现象不能说明分子间存在引力的是 a 打湿了的两张纸很难分开b 磁铁吸引附近的小铁钉c 用斧子劈柴 要用很大的力才能把柴劈开d 用电焊把两块铁焊在一起 解析 选b 只有分子间的距离小到一定程度时 才发生分子引力的作用 纸被打湿后 水分子填充了两纸之间的凹凸部分 使水分子与两张纸的分子接近到引力作用范围而发生作用 故a正确 磁铁对小铁钉的吸引力在较大的距离内也可发生 不是分子引力 b错误 用斧子劈柴 克服的是分子引力 c正确 电焊的原理是两块铁熔化后使铁分子达到引力作用范围而发生作用 d正确 故符合题意的为b选项 变式备选 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 选a d 本题考查分子间作用力的有关知识 液体体积很难被压缩 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 典例 2011 苏州高二检测 如图所示 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 15mb ab线表示斥力 cd线表示引力 e点的横坐标数量级为10 10mc ab线表示引力 cd线表示斥力 e点的横坐标数量级为10 10md ab线表示斥力 cd线表示引力 e点的横坐标数量级为10 15m 解题指导 e为两曲线的交点 说明在e点 斥力和引力大小相等 为平衡位置 选项中让区分哪条线表示引力 哪条线表示斥力 可以利用斥力和引力变化的不同 即斥力变化快 也可以利用分子间距大于r0时 引力大于斥力来判断 标准解答 选c 表示引力的线与表示斥力的线的交点 其横坐标表示分子间距r0 r0大约为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 一 选择题1 下列现象和结论正确的是 a 液体和固体很难被压缩 说明液体和固体分子间存在斥力b 液体和固体很难被压缩 说明液体和固体分子间无间隙c 物体能被拉断 说明分子间存在斥力d 金属分子能聚集到一起形成金属块 说明金属分子间的作用力一直表现为引力 解析 选a 固体和液体的分子之间也存在间隙 很难压缩表明分子间存在斥力 故a正确 b错误 物体能被拉断 说明外力超过了分子引力的极限 并不是分子斥力作用的效果 故c错误 金属分子能聚集到一起 说明金属分子间有引力 但也存在斥力 分子间在一定条件下也可能表现为斥力 故d错误 2 固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的 则对其中的引力和斥力 下列说法中正确的是 a 当物体被压缩时 斥力增大 引力减小b 当物体被压缩时 斥力 引力都增大c 当物体被拉伸时 斥力减小 引力增大d 当物体被拉伸时 斥力 引力都增大 解析 选b 物体被压缩时 r r0 分子间的引力和斥力都增大 只不过斥力增大得更快些 故a错b对 当物体被拉伸时 r r0 引力和斥力都减小 只不过斥力减小得更快些 故c d错 3 2011 青岛高二检测 分子间相互作用力由引力和斥力两部分组成 则 a 引力和斥力是同时存在的b 引力总是大于斥力 其合力总表现为引力c 分子之间距离越小 引力越小 斥力越大d 分子之间距离越小 引力越大 斥力越小 解析 选a 分子间引力和斥力同时存在 故a项正确 当分子间距小于r0时 斥力大于引力 合力表现为斥力 故b项错误 分子之间距离越小 引力和斥力均越大 故c d均错 4 在通常情况下 固体分子间的平均距离为r0时 分子间的引力和斥力相平衡 由此可以判定 在通常情况下 a 固体膨胀时 分子间距离增大 分子力表现为引力b 固体膨胀时 分子间距离增大 分子力表现为斥力c 固体收缩时 分子间距离减小 分子力表现为引力d 固体收缩时 分子间距离减小 分子力表现为斥力 解析 选a d 当固体分子间的平均距离为r0时 引力等于斥力 分子力为零 当固体膨胀时 r r0 引力和斥力都减小但斥力减小得快 分子力表现为引力 当固体收缩时 r r0 引力和斥力都增大 但斥力增大得快 分子力表现为斥力 5 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 选b 当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 当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量或减小量成正比 因此选b 6 2011 洛阳高二检测 下列关于分子间的相互作用力的说法中 正确的是 a 当分子间的距离r r0时 分子力为零 说明此时分子间不存在作用力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 但引力比斥力增大得快 故分子力表现为引力c 当r10 9m时 分子间的作用力可以忽略不计 解析 选d 当分子间的距离r r0时 分子力为零 说明分子间的引力和斥力相等 a错 根据分子间同时存在引力和斥力 它们都随距离的增大而减小 只是斥力变化得更快些 可知b c错 当分子间的距离r 10 9m时 可以认为分子间的距离为无限大 分子间的作用力为零 d对 方法技巧 巧解分子间作用力的问题 1 分子间的引力和斥力是随分子间的距离的变化同时增大或减小 但斥力比引力变化得快 2 分子力等于零时有两种情况 r r0 r 10r0 当r r0时 同时存在分子引力和斥力并且f引 f斥 分子间作用力表现为零 当r 10r0时 f引和f斥都非常小 可以认为不存在 即都为零 则分子力为零 此时分子间可认为没有分子间作用力 不存在为零和存在为零有本质区别 正确区分这两种情况可避免错误的出现 7 2010 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 选c 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 8 关于分子动理论 下列说法不正确的是 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 选c 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 分子动理论是在扩散现象 布朗运动等实验基础上提出的 d对 二 非选择题9 1 如图所示 把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端 使玻璃板水平接触水面 如果你想使玻璃板离开水面 必须用比玻璃板重力 的拉力向上拉橡皮筋 原因是水分子和玻璃的分子间存在 作用 2 往一杯清水中滴入一滴红墨水 一段时间后 整杯水都变成了红色 这一现象在物理学中称为 现象 是由于分子的 产生的 解析 1 玻璃板接触水面 水分子与玻璃板表面的分子间存在相互作用力 将玻璃板向上提时 分子间表现为引力 故此时向上的拉力比玻璃板的重力大 2 红墨水滴入水杯中后 由于扩散的作用 一会儿整杯水都变成红色 扩散是分子的热运动造成的 答案 1 大引力 2 扩散热运动 10 2011 漳州高二检测 有人曾经用这样一个装置来模拟分子间的相互作用 如图所示 一根弹簧 两端分别固定一个小球 用来表示两个分子 两个小球用一根橡皮筋