第七章 分子动理论 第3节 分子间的作用力 学案 Word版含解析

第3节　分子间的作用力
1．通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力。
2．知道分子间作用力与分子间距离的关系。
3．知道分子动理论的内容，了解统计规律。
一、分子间有空隙
1．气体很容易被压缩，表明气体分子间存在着很大的空隙。
2．水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间存在着空隙。
3．压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存在着空隙。
二、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距离的关系(如图)
分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离的减小而增大。但斥力比引力变化得快。
(1)当r＝r0时，F引＝F斥，此时分子所受合力为0。
(2)当r(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，即分子力为零。
三、分子动理论
1．内容：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。在热学研究中常常以这样的基本图象为出发点，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。这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论。
2．统计规律
(1)微观方面：各个分子的运动都是无规则的，具有偶然性。
(2)宏观方面：大量分子的运动有一定的规律，叫做统计规律。大量分子的集体行为受统计规律的支配。
判一判
(1)固体分子间的吸引力总是大于排斥力。(　　)
(2)当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零。(　　)
(3)分子间不可能同时具有引力和斥力。(　　)
(4)金属块经过锻打能改变它原来的形状，说明了分子间有相互作用力。(　　)
提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√
课堂任务　分子间的作用力
1．分子间存在引力
(1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间将表现出引力以抗拒外界对它的拉伸。
(2)分子间虽然有空隙，大量分子却能聚在一起形成固体和液体，说明分子间存在着引力。
(3)固体保持一定的形状，说明分子间有引力。
2．分子间存在斥力
(1)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间将表现出斥力以抗拒外界对它的压缩。
(2)分子间有引力，分子却没有紧紧吸在一起，而是还存在空隙，说明分子间有斥力。
3．分子间的作用力产生的原因
分子间的作用力并不是一种基本力，而是一种极其复杂的力，是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的。原子中有一个直径约10－15 m的带正电的核，核外有带负电的电子，两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力的总体体现(如图所示)。
　(1)不能把宏观的小空间同分子间的空隙相混淆，打碎的玻璃不会因分子引力重新结合为一体，是因为绝大部分分子间距离太大，超过分子力作用的范围，可见分子力是短程力。
(2)压缩气体时需要外力，并非克服气体分子间的斥力(气体分子间的距离很大，相互作用力很微弱可忽略)，而是气体有压强。
例1　关于分子间作用力，下面说法中正确的是(其中r0为分子处于平衡位置时分子之间的距离)(　　)
A．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力
B．两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力
C．压缩物体时，分子间斥力增大，引力减小
D．拉伸物体时，分子斥力和引力都减小
[规范解答]　分子间引力和斥力总是同时存在，引力、斥力以及它们的合力均随分子距离的变化而变化。
分子间的引力和斥力是同时存在的，当r>r0时，它们的合力表现为引力；当r[完美答案]　D
分子力问题的分析方法
(1)首先要分清是分子力还是分子引力或分子斥力。
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。
(3(分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是r＝r0时，分子力为零但引力和斥力大小相等，均不为零；二是r>10r0时，分子力以及引力、斥力都可忽略，可以看做是零。所以当r＜r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当r＞r0时，分子间距由r0增大到10r0，分子力先增大后减小。
　在使两个分子间的距离由很远(r>10－9 m)变到很难再靠近的过程中，分子力的大小将(　　)
A．先减小，后增大
B．先增大，后减小
C．先增大，后减小，再增大
D．先增大，后增大，再减小
答案　C
解析　本题考查分子力变化特点，可以利用如图所示的两个分子间引力和斥力随分子间距离r变化的关系进行分析。当两分子之间的距离大于10－9 m时，分子之间的作用力可以视为零。当两分子从很大的间距靠近时，分子之间的作用力表现为引力且逐渐变大；由于斥力增大更快，在r0附近向r0靠近时，分子力又逐渐减小；当靠近到r＝r0时，分子力为零；继续靠近时r课堂任务　分子动理论
1．分子运动的统计规律
物体中的分子不断发生碰撞，每个分子的运动速率不断地发生变化。在某一特定时刻，某个特定分子究竟具有多大的速度完全是偶然的，不能预知。但对大量分子的整体，在一定条件下，实验和理论都证明它们的速率分布遵从一定的统计规律。
2．分子间有相互作用力的宏观表现
(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。固体有一定形状，液体有一定的体积，而固体、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。
3．分子力与物体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就不一样。
固体分子间的距离小，分子之间的作用力表现明显，其分子只能在平衡位置附近做范围很小的无规则振动。因此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状。
液体分子间的距离也很小，液体分子可以在平衡位置附近做范围较大的无规则振动，而且液体分子的平衡位置不是固定的，因而液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状。
气体分子间距离较大，彼此间的作用力极为微小，可认为分子除了与其他分子或器壁碰撞时有相互作用外，分子力可忽略。所以气体没有一定的体积，也没有一定的形状，总是充满整个容器。
　(1)我们在估测分子大小时，常常把固体或液体分子看做是一个挨一个紧密排列的，其实，那只是为了研究方便而做的一种理想化的模型，真实的分子间是有空隙的。分子间隙在宏观上不易感知，但在微观上是很大的。
(2)分子力是一种短程力，只有当分子间的距离在10－10 m数量级附近时，分子力才能起作用。当分子之间的距离超过分子直径的10倍，即1 nm数量级时，可以认为分子之间的作用力为零，所以气体分子作用可忽略不计。
例2　(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
[规范解答]　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，铁棒发生微小形变，分子距离由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，所以总是充满容器，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，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。
[完美答案]　AD
　如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧测力计下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧测力计，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大，主要原因是(　　)
A．水分子做无规则热运动
B．玻璃板受到大气压力作用
C．水与玻璃间存在万有引力作用
D．水与玻璃间存在分子引力作用
答案　D
解析　在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧测力计读数会突然增大的主要原因是：水与玻璃间存在分子引力作用，D正确。