1、第 3 节分子间的作用力目标导航 学习目标 1.能说出分子间有空隙、分子间存在引力和斥力的实例。2.记住分子间作用力的变化规律。3.会依据分子间作用力变化特点分析问题。重点难点 重点:对分子间作用力变化规律的掌握与应用。难点:分子间作用力与距离关系图象的理解。激趣诱思蹦极,也叫机索跳,是近来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约 40 米以上(相当于 10 层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮条很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。它能让人体验到最惊险、最刺激的感觉
2、。蹦极所用的绳索具有很强的弹性,那么你知道绳索良好的弹性来源于哪里吗?简答:绳索良好的弹性来源于分子间的作用力,当绳索处于拉伸状态时,分子间距离也被拉大,大量分子间的作用力表现为引力,其宏观表现即为绳索产生的弹力,能够产生的弹力越大,即绳索的弹性越好。预习导引一、分子间有空隙1.气体很容易被压缩,表明气体分子间有很大的空隙。2.水和酒精混合后总体积减小,说明液体分子之间有空隙。3.压在一起的金片和铅片的分子能扩散到对方的内部,说明固体分子之间有空隙。二、分子间的相互作用1.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力;分子力是分子间引力和斥力的合力。2.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随
3、分子间距离的减小而增大,但斥力变化得快。3.当固体不被压缩和拉伸时,分子间距离 r=r0;当固体被压缩时rr0,作用力的合力表现为引力。4.当物体被拉伸到 r10r0 时,F 引和 F 斥都迅速减为零,分子力为零。预习交流为什么两块铅块可以紧紧地吸在一起?答案:因为分子间有间隔,也有相互作用力,但当分子间距大于一定范围时,就基本上失去了相互作用力了。而对于两个铅块自动粘合的实验,由于铅块硬度小,再合在一起时各铅块发生了形变,使铅块间距缩小,直到 d10-9 m,铅块粘合使其表面分子间重新恢复作用力,所以粘合在一起。三、分子动理论1.分子动理论的主要内容:物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息
4、的无规则运动,分子之间存在着引力和斥力。2.统计规律:单个分子的运动都是不规则的,具有偶然性,但从总体来看,大量分子却有一定的规律,这种规律叫作统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。一、分子间的间隙及作用力的证明知识精要1.分子间相互作用的宏观表现(1)当用外力拉伸物体时,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)当用外力压缩物体时,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。大量的分子能聚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。2.分子力与物体
5、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不一样,物体的状态特征也不相同。物态 分子特点 宏观表现 固体 分子间的距离小作用力表现明显分子只能在平衡位置附近做无规则振动 体积一定形状一定 液体 分子间距小平衡位置不固定可在较大范围做无规则振动 有一定体积无固定形状 气体 分子间距较大分子力可忽略,只与器壁碰撞时有相互作用 没有一定体积没有一定形状总充满容器 思考探究1.U 形管两臂内盛有一定量的水(不注满水),将右端用橡皮塞堵住,左管继续注入水,右管水面上的空气体积如何变化,说明什么问题?答案:体积变小。说明气体很容易被压缩,说明气体分子间有空隙。2.有人用两万标准大气压的压强压
6、缩钢筒内的油,发现油可以透过筒壁渗出。这种现象说明什么问题?答案:说明钢分子间存在空隙。油可以透过筒壁,一方面是因为高压的作用,另一方面说明钢分子间存在空隙,只有分子间存在空隙,在高压作用下油才可能被压出。3.压紧的两块铅块会“粘”在一起,说明什么问题?答案:压紧的铅块“粘”在了一起是因为铅块分子间有引力。典题例解【例 1】下列证明分子间存在引力和斥力的实验中,哪些是错误的()A.两块铅块压紧以后能连成一块,说明存在引力B.压缩气体也需要力,说明气体分子间存在斥力C.碎玻璃不能再拼成一整块,说明分子间存在斥力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,
7、说明分子间存在引力,因此选项 A、D 说法都是符合事实的;压缩气体需要力,并不能说明分子间存在斥力,碎玻璃再拼在一起,分子间距离比 10r0大得多,不能达到分子引力和斥力发生作用的范围,或者说分子间作用力非常微弱,所以两块玻璃很难拼成一块。因此,正确选项是 B、C。答案:BC迁移应用下列关于分子斥力的说法正确的是()A.破镜难重圆,是由于分子间斥力造成B.给自行车打气时气筒压下后反弹,是由于分子间斥力造成C.固体压缩后撤力恢复原状,是由于分子间斥力造成D.将香水瓶打开满室飘香,是由于香水分子间斥力造成解析:破镜难重圆,是分子间距离大,分子引力太小,选项 A 错误;给自行车打气时气筒压下后又反弹
8、,是由于内部压强大于大气压造成的,选项 B 错误;固体压缩后撤力恢复原状,是由于分子间存在斥力造成的,选项 C 正确;将香水瓶打开满室飘香,是由于香水分子的无规则运动造成的,选项 D 错误。答案:C二、正确理解分子间的作用力知识精要1.分子间作用力随分子间距离的变化(1)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化要快。如图中虚线所示,而实线表示作用力的合力与距离的变化关系,由此可知当 r 由 r0 增大的过程中,其合力为引力且先增大后减小;当 r 由 r0 减小时,其合力为斥力且迅速增大。(2)分子力是短程力,分子间的距离超过分子直径的 10 倍,即 1 nm 的数量级时,
9、可以认为分子间作用力为零,气体分子间的作用力可忽略不计。2.分子间作用力的模型如图所示,两个小球中间连有一个弹簧,小球代表分子,弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力。(1)当弹簧处于原长时(r=r0),象征着分子力的合力表现为零;(2)当弹簧压缩时(rr0),象征着分子力的合力表现为引力。思考探究“破镜不能重圆”指的是打碎的镜片不能把它们拼在一起利用分子力使镜子复原,你能解释其中的原因吗?答案:因为只有当分子间的距离小于 10-9 m 时,分子引力才比较显著。破碎的玻璃放在一起,由于接触面的错落起伏,只有极少数分子能相互接近到距离很小的程度,绝大多数分子彼此间的距离远大于 10-9 m,因此,总
10、的分子引力非常小,不足以使它们重新接在一起。典题例解【例 2】关于分子间作用力,下列说法中正确的是()A.分子之间的距离越小,F 引越小,F 斥越大B.当分子间距的数量级大于 10-9 m 时,分子力已微弱到可以忽略C.两个分子之间的距离从 rr0 开始增大距离,直至相距 10r0 的过程中,分子力先做正功,后做负功D.碎玻璃不能拼在一起,是由于分子间距离太大,不存在作用力思路点拨:(1)分子力是分子间的引力和斥力的合力,分子间的引力和斥力同时存在,但有时引力大于斥力,合力为引力;有时斥力大于引力,合力为斥力。(2)首先要明确分子力是引力还是斥力,再根据运动方向与所受分子力方向相同还是相反,若
11、相同,分子力做正功,若相反,分子力做负功。解析:分子之间的距离越小,引力和斥力都增大,但是斥力增加得更快,选项 A 错误;当分子间距的数量级大于 10-9 m 时,分子力已微弱到可以忽略,碎玻璃不能拼在一起,是由于分子间距离太大,不存在作用力,选项 B、D 正确;两个分子之间的距离从 rr0 时,随着分子间距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增加得快,故分子力表现为引力C.当 r10r0 时,分子间的作用力可以忽略不计解析: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 错误;分子间同时存在引力和斥力,它们都随距离的增大而减小,只是斥力变化更快,B、C
12、错误;当分子间的距离 r10r0时,可以认为分子间的作用力为零,D 正确。答案:D对“分子力为分子间引力和斥力的合力”的理解案例探究当两个分子之间的距离为 r0 时,正好处于平衡状态,下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中,正确的是()A.两分子间的距离 rr0 时,它们之间只有斥力作用B.两分子间的距离 rr0 时,它们之间只有引力作用C.两分子间的距离 rr0 时,F 引F 斥;当 rr0 时,F 引r0 时,F 引F 斥,所以 D 正确。当r10r0 时,F 引=0,F 斥=0,F 合=0,此时分子间的相互作用力可以忽略不计,故应选 C、D。答案:CD方法规律(1)分子间的引力、
13、斥力同时存在。引力大于斥力时分子力表现为引力,斥力大于引力时分子力表现为斥力。(2)分子间的引力和斥力都随 r 的增大而减小。在 rr0 时,分子力随 r 的增大先增大后减小。(3)当 r10r0 时,分子力近似等于零。1.固体和液体都很难被压缩的本质原因是()A.分子都做无规则运动B.分子间的空隙小C.分子本身不能被压缩D.分子间斥力随距离的减小而增大解析:固体和液体分子间距离较小,当被压缩时,分子间距离减小而致使分子间引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快,表现为分子间斥力急剧增大而使固体和液体难以被压缩。答案:D2.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
14、靠近的距离。在这个过程中,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,引力减小B.分子间的斥力减小,引力增大C.分子间的引力和斥力增大,但斥力比引力增大得快D.当分子间距离 r=r0 时,引力和斥力均为零解析:当两个分子由相隔 10 倍直径以上的距离逐渐压缩到不能靠近的距离,分子间的引力、斥力均增大,只不过斥力比引力增加得快,当分子间距离 r=r0 时,引力和斥力相等,故选项 C 正确。答案:C3.下列说法中正确的是()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
15、),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: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。答案:AD4.酒精和水混合后的体积小于原来的酒精和水的体积之和,这个实验说明了()A.物体是由分子组成的B.分子在永不停息地运动C.分子间存在相互作用的引力D.分子间有空隙解析:本题考查处理实际问题的能力。酒精和水混合后体积减小,是由于分子间有空隙,在混合后它们互相进入到对方的空隙内,所以混合后总体积小于原来的体积之和。故正确选项为 D。答案:D5.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。解析:玻璃板接触水面,水分子与玻璃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。答案:大 引力
