2018届高考物理总复习1.1.3分子间的作用力学案

1.1.3 分子间的作用力

一、分子间的作用力 1.分子间有空隙

(1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。

(2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会变小，说明液体分子之间存在着空隙。

(3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。

2.分子间的作用力

(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的合力。

(2)分子间作用力与分子间距离变化的关系(如图1所示)。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大。但斥力比引力变化得快。

图1

(3)分子间作用力与分子间距离的关系。

①当r ＝r 0时，F 引＝F 斥，此时分子所受合力为零。

②当r ＜r 0时，F 引＜F 斥，作用力的合力表现为斥力。

③当r＞r0时，F引＞F斥，作用力的合力表现为引力。

④当r＞10r0(即大于10－9 m)时，分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计。

思考判断

(1)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(√)

(2)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。(×)

(3)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。(×)

(4)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。(√)

(5)气体容易被压缩，说明气体分子之间有空隙。(√)

(6)分子间的引力随距离的增大而增大，斥力随距离的增大而减小。(×)

二、分子动理论

1.分子动理论

(1)分子动理论：把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论。

(2)内容

①物体是由大量分子组成的。

②分子在做永不停息的无规则运动。

③分子之间存在着引力和斥力。

2.统计规律：由大量偶然事件的整体所表现出来的规律。

(1)微观方面：单个分子的运动是无规则的，具有偶然性。

(2)宏观方面：大量分子的运动表现出规律性，受统计规律的支配。

思维拓展

(1)既然分子间存在引力，当两个物体紧靠在一起时，为什么分子引力没有把它们粘在一起？

(2)无论容器多大，气体有多少，气体分子总能够充满整个容器，是分子斥力作用的结果吗？

(3)分子做永不停息的无规则运动与大量分子的整体行为受到统计规律的支配，这两种说法矛盾吗？

答案(1)虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起。

(2)气体分子之间的距离r＞10r0，分子间的作用力很微弱，可忽略不计。所以气体分子能充满整个容器，并不是分子斥力作用的结果，而是分子的无规则运动造成的。

(3)这两种说法不矛盾。从单个分子来看，各个分子的运动是无规则的，但是大量分子的运

动却遵守统计规律。

分子间的作用力

[要点归纳]

1.对分子力的认识

(1)分子间存在引力：分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着引力。把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，这也说明分子间存在引力。

(2)分子间存在斥力：固体和液体都不易被压缩，组成它们的分子间有空隙，但是用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子间存在着斥力。

(3)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，实际表现出的作用力是引力和斥力的合力。

2.对分子力与分子间距离变化关系的理解

(1)r0的意义：如图2所示，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10－10 m)的位置叫平衡位置。

图2

(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。如图3所示。

图3

(3)当rr0时，合力随距离的增大而先增大后减小。

3.分子力模型

如图4所示，用两个小球中间连有一个弹簧的模型来类比分子及分子间的分子力：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；当弹簧处于压缩状态时(rr0)，象征着分子力的合力为引力。借助此模型仅限于帮助记忆分子力的合力何时为引力、何时为斥力。

图4

[精典示例]

[例1] 当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )

A.当分子间的距离r

B.当分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，分子不受力

C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快

D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小

解析分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rF引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误；当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大再减小到零，故C正确，D错误。答案 C

[例2] 分子甲和乙距离较远，设甲固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近的这一过程中( )

A.分子力总是对乙做正功

B.乙分子总是克服分子力做功

C.先是乙分子克服分子力做功，然后分子力对乙分子做正功

D.先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功

解析如图所示，由于开始时分子间距大于r0，分子力表现为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中，分子力做正功；由于分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子甲r0处继续向甲移近时要克服分子力做功。故D正确。