1、分子动理论、Fr和EPr图象的理解编者按：在高考物理试卷中，存在着大量的物理图象，所谓物理图象就是指在直角坐标系中绘出的表示两个物理量之间依存关系的函数图象，用图象来表示物理规律往往比物理公式形象直观。如果用图象法来解决物理问题，有时比其他数学方法更简捷，形象和直观，使学生易于接受和理解。知识解读一、分子动理论分子动理论的基本内容是：物质是大量分子组成的，分子永不停息地做无规则的运动，分子间存在相互作用的引力和斥力它是从微观的角度来揭示热现象及其规律的本质阿伏伽德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，因此是一个重要的物理参量，常被用来做一些有关分子大小、分子间距和分子质量的估算常用表示密度，则分子质量
2、m=，分子体积V=（紧密排列）。在体积V中的分子数n=N，质量为m的物质中包含的分子数n=N要正确理解分子力及其变化的特点：分子间的引力和斥力是同时存在的，它们都随分子间距的增大而减少，但斥力减少得更快些。实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力例1、房间地面表面积为15m2，高为3m，空气的平均密度=1.29kg/m3, 空气的平均摩尔质量M=2.910-2kg/mol,求该房间内空气的质量和空气分子间的平均距离？（保留二位有效数字）解析：由m=v可知，房间内空气的质量m=1.29153 kg=58 kg。房间中空气的总分子数n=(m/M)*NA=1.21027个。每个分子占据的空间体积v0=
3、V/n=37.510-27 m3.则分子间的平均距离dv01/3=3.310-9m。点评：本题要求考生理解空气的分子结构模型，会根据总分子数来计算每个分子占据的空间体积。例2、关于布郎运动的实验，下列说法正确的是（ ）A.下图记录的是分子无规则运动的情况B.下图记录的是微粒无规则运动的轨迹C.实验中能用肉眼直接观察到微粒的运动D.实验中可以看到，温度越高，布郎运动越激烈解析：答案 D点评：如何理解布朗运动？（1）布朗运动的无规则性，反映了液体分子运动的无规则性；（2）布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的运动，不是分子的运动；（3）布朗运动不仅能在液体中发生，也能在气体中发生；（4）课本中所示的
4、布朗运动路线不是微粒运动的轨迹，而是每隔一定的时间记录一次微粒的位置，然后按顺序连起来的折线。（5）为什么悬浮颗粒越小,布郎运动越显著? （动态中的不平衡问题）答；（1）因为颗粒越小，表面积就越小，某一瞬间颗粒受到液体分子来自各个方向的撞击力越趋于不平衡.（2）颗粒越小，质量越小，受到相同的撞击力产生的加速度越大，运动状态越容易改变.二、Fr图象和EPr图象Fr图象描述了分子力随分子间距离的变化关系，分子力是分子间斥力和引力的合力，是矢量，如果用F的正半轴表示斥力，负半轴表示引力，由于斥力比引力变化快，Fr图象如图（a）所示。 图象与r轴的交点r0处斥力与引力相等，分子力为零；rr0时，随着分
5、子间距离的减小斥力和引力均增大，但斥力增大的快，分子力表现为斥力，且增大；rr0时，先是随着分子间距离的增大斥力和引力均减小，但斥力减小的快，分子力表现为引力，且增大；但当分子间距离过大（达10 r0时），斥力和引力都趋于零，分子力也为零，因此后来斥力和引力继续减小，分子力也减小。EPr图象描述了分子势能随分子间距离的变化关系，分子势能是由于分子间存在相互作用力，由它们相对位置决定的能，是标量，如果取无穷远处的分子为零，EPr图象如图（b）所示。结合Fr图象的分析可知，rr0时，随着分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大；rr0时，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增大；因而当
6、rr0时，分子势能最小，但不为零。例3、如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F0为斥力，F0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）A、乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B、乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C、乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D、乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析：乙分子从a到b再到c的过程中，分子之间均表现为引力，始终做加速运动，分子力做正功，分子势能减小；到达c点时速度最大，分子势能最小；c到d的过程
7、中分子力表现为斥力，做减速运动，分子力做负功，分子势能增大。答案：BC。例4、下面关于分子力的说法中正确的有：（ ） A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力解析：A、B正确。无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于r0，所以气体分子间一定表现为引力。空气压缩到一定程度很难再压缩不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生压强的结果，应该用压强增大解释，所以C不正确。磁铁吸引铁屑
8、是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以D也不正确。例5、把两块相同的玻璃片叠在一起，沿垂直于玻璃面的方向很容易分开。若在两玻璃片之间滴几滴水，使它们之间形成一层水膜后，再沿垂直方向还容易将二者分开吗？试用分子动理论解释其中的原因。解析：不易分开。因为当玻璃片间形成水膜后，玻璃面分子与水分子间的距离较小，分子间的作用力很大。沿垂直于玻璃面的方向将二者分开须克服分子间的作用力，所以较难分开。点评：分子间产生的作用力受间距大小影响的，当分子间的距离大于分子直径的10倍时，分子间的作用力就变得十分微弱，可以忽略。两玻璃片之间没有水膜时，接触面之间距离太大，分子作用力太小，所以很容易将它分开。反之，两玻璃片之间有水膜，分子间距小，所以很难分开。