第四节 分子间的相互作用力
[学习目标]1.通过实验知道分子间存在着相互作用力.2.通过图象分析知道分子力与分子间距离的关系.3.了解分子间作用力的本质．
一、分子力的宏观表现
[导学探究]
1．为什么坚硬的固体很难被拉长？
答案 这是分子间引力的宏观表现．
2．为什么固体、液体很难被压缩？
答案 这是分子间斥力的宏观表现．
[知识梳理]
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．固体有一定的形状，液体有一定的体积，而固体分子、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．
二、分子间的作用力
[导学探究] 如图1所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗？为什么？
图1
答案 不相等．因为玻璃板和液面之间有分子引力，所以在使玻璃板拉出水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力．
[知识梳理]
1．在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力．
2．分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化得快．
3．分子力与分子间距离变化的关系
(1)分子间距离r＝r0(平衡距离)时，F引＝F斥，分子力为零，所以分子间距离等于r0的位置叫平衡位置．
(2)当rF引，分子力F表现为斥力．
(3)当r>r0时，F斥当r≥10r0时，F引和F斥都十分微弱，可认为分子力F＝0.
(4)分子力随分子间距离变化的图象如图2所示，当rr0时，合力随分子间距离的增大先增大后减小．
图2
4．分子力的实质分子间的作用力本质上是一种电磁力，是由原子内部的带电粒子的相互作用引起的.
一、分子力的宏观表现
例1 (多选)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，这是分子间存在吸引力的宏观表现
D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现
答案 AD
解析 水是液体、铁是固体，正常情况下它们分子之间的距离都为r0，分子间的引力和斥力恰好平衡．当水被压缩时，分子间距离由r0略微减小，分子间斥力大于引力，分子力的宏观表现为斥力，其效果是水的体积很难被压缩；当用力拉铁棒两端时，铁棒发生很小的形变，分子间距离由r0略微增大，分子间引力大于斥力，分子力的宏观表现为引力，其效果为铁棒没有断，所以选项A、D正确．气体分子由于永不停息地做无规则运动，能够到达容器内的任何空间，所以很容易就充满容器，由于气体分子间距离远大于r0，分子间几乎无作用力，就是有作用力，也表现为引力，所以B错误．抽成真空的马德堡半球，之所以很难拉开，是由于球外大气压力对球的作用，所以C错误．故正确答案为A、D.
二、分子力的特点
例2 (多选)关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是( )
A．分子力随分子间距的增大而减小
B．分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小
C．分子间同时存在引力和斥力
D．当分子间距r>r0时，分子间只有引力
答案 BC
解析 分子间同时存在引力和斥力，这两个力都随分子间距的变化而变化，变化情况如图所示．引力、斥力都随分子间距的增大而减小，但分子力(引力与斥力的合力)却不是这样．当分子间距rr0时，引力比斥力大，分子力表现为引力，随r的增大先增大后减小，通过上面的分析可知，B、C项是正确的，A、D项是不正确的．故正确答案为B、C.
三、分子力的功
例3 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
答案 D
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．故正确答案为D.
1．(分子力的宏观表现)“破镜难圆”的原因是( )
A．玻璃分子间的斥力比引力大
B．玻璃分子间不存在分子力的作用
C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力，而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零
D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子引力为零
答案 D
解析 破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起．
2．(分子力的特点)(多选)两个分子之间的距离为r，当r增大时，这两个分子之间的分子力( )
A．一定增大 B．一定减小
C．可能增大 D．可能减小
答案 CD
解析 分子间同时存在的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，题设的r是大于r0(平衡距离)还是小于r0未知，增大多少也未知．由图可知，分子间距离r在从无限小到无限大的区间内，分子力随r的增大是先减小后增大，再减小．
3.(分子力的特点)如图3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轴正半轴上不同位置处，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或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( )
图3
A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－15m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－10m
C．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标约为10－10m
D．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标约为10－15m
答案 B
解析 由于分子间斥力的大小随两分子间距离的变化比引力快，所以题图中曲线ab表示斥力，cd表示引力，e点引力和斥力平衡，分子间距离的数量级为10－10m，所以B选项正确．
4．(分子力的功)如图4所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子间作用力的作用下靠近甲．甲、乙两分子间分子力与分子间距离关系图象如图所示，图中d点是分子靠得最近的位置，则乙分子速度最大处可能是( )
图4
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
答案 C
解析 从a点到c点分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，速度增加；从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功，速度减小，所以在c点速度最大．
题组一 分子力的宏观表现
1．固体和液体很难被压缩，其原因是( )
A．分子已占据了整个空间，分子间没有空隙
B．分子间的空隙太小，分子间只有斥力
C．压缩时，分子斥力大于分子引力
D．分子都被固定在平衡位置不动
答案 C
解析 扩散现象说明了分子在做无规则的热运动，且分子间存在着空隙，故A、D选项错误．压缩固体和液体时，分子间的引力和斥力是同时存在的，只不过是斥力大于引力，分子力表现为斥力，故选项B错误，选项C正确．
2．(多选)下列哪些现象说明分子之间有引力( )
A．正、负电荷相互吸引
B．磁铁吸引附近的小铁钉
C．用粉笔在黑板上写字时留下字迹
D．两铅块在压力作用下吻合在一起
答案 CD
解析 电荷间的作用力是电场力，磁铁吸引小铁钉是磁场力的作用，A、B错误．粉笔小颗粒能留在黑板上是因为分子引力的作用，两铅块能吻合在一起也是因为分子引力的作用，C、D正确．
3．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
答案 C
解析 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．
题组二 分子力的特点
4．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增大时，分子间的 ( )
A．引力增大，斥力减小
B．引力增大，斥力增大
C．引力减小，斥力减小
D．引力减小，斥力增大
答案 C
解析 分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力变化的快，故A、B、D错误，C正确．
5．两分子间的作用力F与间距r的关系图线如图1所示，下列说法中正确的是( )
图1
A．rB．r1C．r＝r2时，两分子间的引力最大
D．r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
答案 B
解析 分子间同时存在引力和斥力，rr2时，两分子间的引力随r的增大而减小，斥力不为零，故D错误．
6．分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成，则( )
A．F斥和F引是同时存在的
B．F引总是大于F斥，其合力总是表现为引力
C．分子之间的距离越小，F引越小，F斥越大
D．分子之间的距离越小，F引越大，F斥越小
答案 A
解析 分子间的引力和斥力是同时存在的，它们的大小都是随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化得更快一些．当r＜r0时，合力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小．当r＞r0时，合力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小．正确选项是A.
题组三 分子力的功
7．两个分子从远处(r＞10－9m)以相等的初速度v相向运动，在靠近到不能再靠近的过程中，其动能的变化情况为 ( )
A．一直增大 B．一直减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
答案 D
解析 从r＞10－9m到r0时，分子间作用力表现为引力，随距离的减小，分子力做正功，分子动能增大；当分子间距离由r0减小时，分子间作用力表现为斥力，随距离减小，分子间作用力做负功，分子动能减小，D正确，A、B、C错误．
8.(多选)如图2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，F＞0为斥力，F＜0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 ( )
图2
A．乙分子从a到b做加速运动，由b至c做减速运动
B．乙子分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功
D．乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功
答案 BC
解析 由题图可知F＝0处c点r＝r0是平衡位置，当r＞r0时分子力表现为引力，当r＜r0时分子力表现为斥力．所以a→b→c分子力做正功，动能增大，c→d分子力做负功，动能减小，所以A、D错误，B、C正确．
9．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处向甲靠近，直到不能再靠近为止，此过程中：
(1)若不考虑其他作用力，则整个过程中乙分子的加速度怎么变化？
(2)不考虑其他作用力，乙分子的动能怎么变化？
答案 (1)由于乙分子只受分子力作用，根据牛顿第二定律知，乙的加速度与它所受的分子力成正比，也就是乙的加速度的变化与分子力的变化一致，即在整个过程中，乙分子的加速度大小是先增大后减小再增大，加速度的方向先是沿甲、乙连线指向甲，后是沿甲、乙连线指向乙．
(2)根据动能定理，乙分子的动能变化量等于合力即分子力对乙分子所做的功，由于分子力对乙分子先做正功后做负功，所以乙分子的动能先增大后减小．
课件44张PPT。
第一章 分子动理论
