人教版高中物理选修3-3-7.3-分子间的作用力

7.3 分子间的作用力

【教学目标】

一、知识与技能

①知道分子间存在间隙，并能通过实例说明。

②知道分子间同时存在引力和斥力，实际表现出来的是引力和斥力的合力。

③知道分子力为零时，分子间距离的数量级以及r增大到什么数量级时，分子力可忽略不计。

④知道分子间距离小于r0时，实际表现的分子力为斥力，斥力随r的减小而迅速增大；知道分子间的距离大于r0时，实际表现的分子力为引力，引力随r的增大而减小．

二、过程与方法

①培养学生利用物理语言分析、思考、描述分子间作用力规律的能力。

②物理离不开生活，能用分子力解释日常生活中一些常见的现象。

三、情感态度与价值观

①利用实验和生活实例激发学生学习兴趣。

②培养学生实践—认识（规律）—实践（解决实际问题）的思想。

【教学重难点】

①重点：分子间存在的引力和斥力的特点。

②难点：对分子间的作用力跟分子间距离关系的理解和掌握。

【学情分析及教学思路】

学情分析：

从学生年龄特征来看，学生处于高二年级，对本节知识有一定的接受能力，但对分子间作用力等微观概念辨别能力还欠缺。从学生的知识基础来看，初中学过热学的入门知识，但是学生遗忘较多，对于微观世界往往比较抽象，学生接触也比较少，学习有点困难，但是只要学生学好力学的相关知识，再加上前面两节的基础，在此基础上，通过教师合理引导，联系生活中的实例，激发学生学习的兴趣，促进学生自学质疑、交流探究，获得新知，一定能把本节学好。

教学思路：

构建主义认为学习不是教师向学生传递知识的过程，而是学生建构自己的知识和能力的过程。所以本教学设计的基本思想是以学生为主，教师提出问题，然后合理引导，学生通过推理分析，比较讨论和归纳总结不断提高学生知识和能力。分子间作用力是微观领域的力，学生很难理解大量分子的相互作用是什么样的，所以设计好几个演示实验特别重要，此外还大量举出生活中的事例，体会分子间的作用力。本节教学重点是分子间的作用力与距离关系曲线的理解，教学中通过知识问题化，问题的层次化，层层递进，降低难度，使学生易于接受。分子间的作用力是复杂的，所以在研究时还采用模型法，在教学中将分子间的作用力与弹簧两端连接的两个小球间的相互作用力的模型进行类比，使学生可以更形象、更直观理解分子间的相互作用力。

【教学过程】

（一）新课引入

扩散现象和布朗运动不但说明分子永不停息地做无规则的运动，同时也说明了分子之间是有间隙的；水和酒精混合后的体积小于两者原来体积之和，说明液体分子之间也有空隙。组成物体的分子间虽有空隙，但大量分子却能聚集在一起形成固体或液体而不分散开，这表明分子间存在相互吸引力，那么分子间还存在其它的力吗？分子间的相互作用力有什么特点？这就是我们要研究的问题？（二）新课教学

1、分子间存在相互作用力

【演示】

①长玻璃管内，分别注入水和酒精，混合后总体积减小。

②把金块和铅块压紧，两块铅就合在一起。

【提问】这两个实验说明了什么问题？

【学生】水和酒精混合总体积减小说明液体分子间存在空隙，把金块和铅块压在一起，它们的分子能够扩散到对方的内部说明固体分子不但是运动的，它们之间也存在空隙。

【教师】布朗运动和扩散现象说明分子在做永不停息的无规则运动，同时也说明了分子间存在间隙，否则它就不能做无规则运动了。

【推理】一方面分子间有空隙，另一方面固体和液内大量分子能聚集在一起而具有一定体积和形状，这两个方面的事实使我们不难推出分子间存在相互吸引力。【演示】

①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,并解释原因。

②用力拉伸物理时，很难把它拉断；而用力压缩一物体，很难

把它压小。

【提问】这两个实验说明了什么问题？

【学生】

①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，外力要要克服这些分子引力，造成外界拉力大于玻璃板的重力。

②用力拉伸物体，很难把它拉断，说明了分子之间存在引力，大量的分子间的引力宏观上反映出来就是反抗拉伸的弹力；用力压缩一固体，很难把它压小，说明分子之间存在斥力，大量的分子间的斥力宏观上反映出来就是反抗压缩的弹力。【提问】同学们能否再举出几个例子来说明分子间的引力和斥力？

【学生】

①压缩气体需要外力，固体和液体很难压缩说明分子间存在斥力。

②将两块铅块压在一起能粘在一块，说明分子间有引力。

③最近几年出现了很多新的焊接方式，如摩擦焊接和爆炸焊接是利用分子引力。

【提问】有的物体中的分子存在着引力，有的存在着斥力，还是引力和斥力同时存在呢？举例说明。

【学生】物体很难被拉长，也很难被压缩，说明引力和斥力是同时存在的。

【总结】分子间相互作用的特点：

①分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出来的分子力是两者的合力。 ②分子间的引力和斥力只与分子间的距离（相对位置）有关。

2、分子间的相互作用力与距离的关系

【教师】由于分子是由原子组成的，原子内有带正电的原子核和带负电的电子，因此，分子间的相互作用力十分复杂，研究表明：分子间同时存在引力和斥力，某些情况下表现为引力，在某些情况下表现为斥力，它们的大小都跟分子间的距离有关。

【讨论】仔细阅读课本第8页上的图7.3-2和相关知识，思考以下问题。 ①此图的横坐标和纵坐标各表示什么意思？

②随着分子间距离的增大，引力和斥力各有什么变

化，哪个变化得更快？

③在图上作出一个分子所受另一个分子的斥力和

引力的合力随分子间距离变化图象。

【学生】

①横坐标表示分子之间的距离，纵坐标分子之间相

互作用力，其中正值表示斥力，负值表示引力。

②随着分子间距离的增大，引力和斥力都在变小，

从图上可以看出斥力减小更快。

③取r=OP 时，这个分子所受斥力的大小可以用线段PC 长度来表示，所受引力的大小用PD 的长度来表示，从C 向下作CQ=PD 于是线段PQ 的长度就代表了合力F 的大小：引斥F -=F F ，同理再作出其它几个代表点，连成平滑的曲线，这就是图

中的红线，它表示分子的斥力和引力的合力随分子间距离变化图象。

【提问】从图上可以看出，当两个分子之间的距离由0r 逐渐减小时，分子合力迅速增大，当两个分子之间的距离由0r 逐渐增大时，分子间相互作用力的合力会出现一个极大值，请同学们举出生活中的实例来说明？

【学生】

①用力压缩液体，会受到很大的阻力。

②用力拉断一根铅丝的过程中，所用的力必须达到一定限度。

【总结】

① 当0r r =时，斥引F F =，分子间引力和斥力相平衡，分子处于平衡位置，其

中0r 为分子直径的数量级约为1010-米。

②当0r r <时，斥引F F <，对外表现的分子力F 为斥力。

③当0r r >时，斥引F F >，对外表现的分子力F 为引力。