第3节
分子间的作用力
1．(2020·湖北省武汉市高二下学期期中联考)关于分子动理论，下列说法正确的是( D )
A．分子间的引力总是随分子间距增大而增大
B．分子间同时存在着引力和斥力，其中引力比斥力大
C．悬浮微粒越大越容易被分子碰撞，所以布朗运动越明显
D．扩散现象证明了物质分子永不停息的无规则运动
解析：分子间的引力随着分子间距离增大而减小，A错误；分子间同时存在着引力和斥力，其中引力不一定比斥力大，B错误；悬浮颗粒越小，液体分子对固体小颗粒撞击形成的不平衡性越大，布朗运动越明显，C错误；扩散现象证明了物质分子永不停息的无规则运动，D正确。
2．(多选)(2020·山东省师大附中高二下学期检测)如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢竖直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中( BD )
A．测力计示数始终等于玻璃板的重力
B．测力计示数出现大于玻璃板重力的情况
C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力
D．因为拉起时需要克服玻璃板与水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力
解析：玻璃板被拉起时，要受到与水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力，与大气压无关，所以选B、D。
3．(2020·北京市101中学高二下学期期中)如图所示，纵坐标表示两个分子间力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别是两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是( B )
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10
m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10
m
C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力
D．若两个分子间距离越来越大，则分子力一直做正功
解析：在F－r图象中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力。当分子间的距离小于r0时，当距离增大时，分子力做正功，当分子间距离大于r0时，若距离增大时分子力做负功，故ACD错误。
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1
-(共31张PPT)
第七章
分子动理论
第三节 分子间的作用力
【素养目标定位】
※
了解分子间的作用力，掌握分子力随分子间距离变化的关系
※
了解分子力曲线
※
了解分子动理论的全部内容
【素养思维脉络】
课前预习反馈
知识点
1
1．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________。
(2)水和酒精混合后总体积________，说明液体分子之间存在着________。
(3)压在一起的金片和铅片的分子，能________到对方的内部，说明固体分子之间有空隙。
2．分子间的相互作用
(1)分子间同时存在着相互作用的________和________。分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的________。
分子间的相互作用
空隙
减小
空隙
扩散
引力
斥力
合力
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而________，随分子间距离的减小而________。但斥力比引力变化得______。
(3)分子间作用力与分子间距的关系：
①当r＝r0时，____________，此时分子所受合力为______。
②当r③当r＞r0时，____________，作用力的合力表现为________。
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。
减小
增大
快
F引＝F斥
零
F引斥力
F引>F斥
引力
知识点
2
1．内容
物体是由________分子组成的，分子在做____________的无规则运动，分子之间存在着________和________。
2．统计规律
(1)微观方面：各个分子的运动都是__________的，带有偶然性。
(2)宏观方面：____________的运动有一定的规律，叫作统计规律。大量分子的集体行为受____________的支配。
分子动理论
大量
永不停息
引力
斥力
不规则
大量分子
统计规律
『判一判』
(1)分子间不可能同时具有引力和斥力。
( )
(2)分子间的引力随分子间距离的增大而增大，而斥力随距离的增大而减小。
( )
(3)当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零。
( )
(4)当r＝r0时，分子力为零。
( )
(5)大量分子的无规则运动遵循统计规律。
( )
(6)玻璃打碎后，不能把它们再拼在一起，是因为玻璃分子间的斥力比引力大。
( )
×
×
√
√
√
×
辨析思考
『选一选』
清晨，草叶上的露珠(如图)是由空气中的水汽凝结成的水珠
，这一物理过程中，水分子间的( )
A．引力消失，斥力增大
B．斥力消失，引力增大
C．引力、斥力都减小
D．引力、斥力都增大
D
解析：本题解题的关键是明确水分子间距离的变化，再做出判断。水汽变成露珠分子间距离变小，根据分子动理论知，引力斥力都增大，所以D选项正确，A、B、C错。
『想一想』
我们都有这样的体会，如果要把一张干燥的纸贴到黑板上，是一件很难的事，但如果用水把纸浸湿之后，就能很容易地贴在黑板上，请你根据学过的物理知识，分析其中的原因。
答案：见解析
解析：一张纸能不能贴稳在黑板上，就是看能不能使分子间的距离达到10－10
m数量级，干燥的纸，由于黑板与纸都凹凸不平，绝大多数分子间的距离大于10－9
m(即r>10r0)，分子力的作用十分微弱，可以忽略不计，因此，干燥的纸不能贴在黑板上；而当纸浸湿后，由于水的流动性，有水分子填补凹凸不平的空隙，使纸有较多的部分与黑板间距离接近到10－10
m数量级，分子力表现为引力，所以，将纸浸湿后很容易贴在黑板上。
课内互动探究
分子间的作用力
探究
一
思考讨论
1
蹦极是近几年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动，它能让人体验最惊险、最刺激的感觉，就好比是向死亡之神的挑战。蹦极所用的绳索具有很大的弹性，那么你知道这种绳索的弹性来源于什么吗？
提示：来源于分子之间的相互作用力。
归纳总结
1．分子间同时存在相互作用的引力和斥力
(1)从宏观上分析
以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间存在着相互的引力作用，所以要使物体被拉伸，一定需要有外力来克服分子之间的引力；同时物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力。
(2)从微观上分析
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，这说明分子间存在着引力。
2．分子力与分子间距离变化的关系
(1)平衡位置：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10－10
m)的位置。
(2)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型。
特别提醒
(1)分子间的引力F引和斥力F斥都随距离r的增大(或减小)而减小(或增大)，但斥力减少(或增大)得更快，它们都是单调减函数，而分子力(合力)并不是单调变化的。
(2)分子力是短程力。当分子间距离r＞10r0时，分子力变得很微弱，可认为F＝0。
(3)分子力是由原子内部的带电微粒的相互作用引起的。
典例
1
典例剖析
(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图象如图。现把乙分子从r3处由静止释放，则( )
A．乙分子从r3到r1一直加速
AC
B．乙分子从r3到r2过程中呈现引力，从r2到r1过程中呈现斥力
C．乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子力先增大后减小
D．乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先减小后增大
解题指导：解答本题应把握以下三点：
①平衡位置时，引力等于斥力。
②引力、斥力随距离增大单调减小。
③斥力比引力变化快。
解析：乙分子从r3到r1一直受甲分子的引力作用，且分子间作用力先增大后减小，故乙分子做加速运动，A、C正确；乙分子从r3到r1过程中一直呈现引力，B错误；乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先增大后减小再增大，D错误。
对点训练
1．(多选)(2020·山东省青州市高三模拟)关于分子间距与分子力的下列说法中，正确的是( )
A．水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间存在引力
B．实际上水很难被压缩，这是由于水分子间距稍微变小时，分子间的作用就表现为斥力
C．一般情况下，当分子间距rr0时，分子力为引力
D．弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力，正是分子引力和斥力的对应表现
BC
解析：水和酒精混合后体积减小，说明分子间有空隙，A错误；水很难被压缩，说明分子力表现为斥力，B正确；由分子力与分子间距离的关系可知C正确；弹簧的弹力是由于弹簧发生弹性形变而产生的，与分子力是两种不同性质的力，D错误。
分子动理论及统计规律
探究
二
思考讨论
2
分子动理论指出，分子做永不停息的无规则运动；大量分子的整体行为受到统计规律的支配。两种对分子运动的描述是否矛盾？
提示：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。例如，任选一个成年男性和一个成年女性，可能男的高，也可能女的高，没有规律，但从总体来看成年男性比成年女性高。
归纳总结
1．分子动理论的内容
①物体是由大量分子组成的。②分子在永不停息地做无规则运动。③分子之间存在着引力和斥力。
2．统计规律：大量的偶然事件的整体所表现出来的规律。
统计规律表现这些偶然事件整体的和必然的联系，而个别事件的特征和偶然联系已经不是重点了。例如气体在无序运动中不断发生碰撞，每个分子的运动速度不断地发生变化，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度分布遵从一定的统计规律。
典例剖析
将下列实验事实与产生的原因对应起来
A．水与酒精混合体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易拉断
D．糖在热水中溶解得快
E．冰冻食品也会变干
a．固体分子也在不停地运动
b．分子运动的剧烈程度与温度有关
c．分子间存在着空隙
d．分子间存在着引力
e．分子间存在着斥力
它们的对应关系分别是①________，②________，③________，④________，⑤________。(在横线上填上实验事实与产生原因前的符号)
典例
2
A－c
B－e
C－d
D－b
E－a
解题指导：分子动理论是在大量实验观察的基础上，通过分析推理总结形成的一种科学理论，反过来，利用它又能说明生活实践中与之相关的许多实际问题。
解析：水与酒精混合后体积变小，说明分子之间有间隙；固体很难被压缩说明分子间有斥力；细绳不易拉断，说明分子间有引力；糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子热运动越激烈；冷冻食品也会变干，说明固体分子也在做无规则运动。
对点训练
2．(多选)(2020·上海市建平中学高二下学期期中)关于分子动理论，下列说法中正确的是( )
A．物体是由大量分子组成的
B．分子是组成物质的最小微粒
C．分子永不停息地作无规则热运动
D．分子间有相互作用的引力和斥力
ACD
解析：物体是由大量分子组成的，A说法正确；物质是由分子组成的，分子不是组成物质的最小微粒，B说法错误；分子在永不停息地做无规则的热运动，并且温度越高，分子的无规则运动越剧烈，C说法正确；分子之间存在相互作用的引力和斥力，并且引力和斥力同时存在，D说法正确。
核心素养提升
分子间距离不同，分子间的作用力表现也就不一样，物体的状态特征也不相同。
分子力与物体三态不同的宏观特征
物态
分子特点
宏观表现
固态
①分子间的距离小
②作用力明显
③分子只能在平衡位置附近做无规则的振动
①体积一定
②形状一定
物态
分子特点
宏观表现
液态
①分子间距离小
②平衡位置不固定
③可以较大范围做无规则运动
①有一定体积
②无固定形状
气态
①分子间距离较大
②分子力极为微小，可忽略
③分子可以自由运动
①无体积
②无形状
③充满整个容器
应用分子动理论解释水的三态变化。
解析：分子力束缚着分子的运动，分子的运动又会突破这种束缚，矛盾的双方谁占主导地位，就决定着物质的三态。水在不同温度下表现出的固态、液态、气态，就是由这种相互对立的作用决定的。在较低温度下，水分子的无规则运动不够剧烈，分子在相互作用力作用下被束缚在各自的平衡位置附近做较小的振动，这时水表现为固态——冰。当温度升高，无规则运动达到某一程度时，分子力的作用已不能使分子在平衡位置附近振动了，但分子还是不能远离，这时水表现为液态。当温度继续升高，分子的无规则运动剧烈到一定程度时，分子之间的作用力很弱，已不能束缚分子了，这时水分子相互分散远离，水的状态就是气态了。
案
例第3节
分子间的作用力
(时间：30分钟 总分：50分)
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．固体和液体很难被压缩，其原因是( C )
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
解析：固体和液体分子之间同时存在着引力和斥力，分子之间的空隙较小，被压缩后，分子之间的间距变小，分子之间的斥力变大，所以很难被压缩。故只有C正确。
2．下列现象中，不能说明分子间有间隙的是( B )
A．水和酒精混合后体积变小
B．面包能被压缩
C．高压密闭钢管的油从管壁渗出
D．气体能被压缩
解析：面包能被压缩是因为组成面包的颗粒之间有间隙，而不能说明分子间有间隙，故A、C、D正确。
3.如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( D )
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
解析：下面铅柱不脱落，是因为上面铅柱对它有向上的分子引力作用，D正确。
4．两个相近的分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离为r0时，分子间的引力和斥力大小相等，则下列说法中正确的是( D )
A．当分子间距离由r0开始减小时，分子间的引力和斥力都在减小
B．当分子间距离由r0开始增大时，分子间的斥力在减小，引力在增大
C．当分子间的距离大于r0时，分子间相互作用力的合力为零
D．当分子间的距离小于r0时，分子间相互作用力的合力表现为斥力
解析：当分子间距离由r0开始减小时，分子间的引力和斥力都在增大，选项A错误；当分子间距离由r0开始增大时，分子间的斥力和引力都在减小，选项B错误；当分子间的距离大于r0时，分子间相互作用力表现为引力，合力不为零，选项C错误；当分子间的距离小于r0时，分子间相互作用力的合力表现为斥力，选项D正确。
5．下列现象可以说明分子间存在引力的是( ACD )
A．打湿了的两张纸很难分开
B．磁铁吸引附近的小铁钉
C．用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开
D．用电焊把两块铁焊在一起
解析：只有分子间的距离小到一定程度时，才发生分子引力的作用，纸被打湿后，水分子填充了两纸之间的凹凸部分，使水分子与两张纸的分子接近到引力作用范围而发生作用，故A正确；磁铁对小铁钉的吸引力在较大的距离内都可发生，不是分子引力，B错误；斧子劈柴，克服的是分子引力，C正确；电焊的原理是两块铁熔化后使铁分子达到引力作用范围而发生作用，D正确。故选A、C、D。
6．关于分子间相互作用力(如图所示)的以下说法中，正确的是( CD )
A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
B．分子力随分子间的距离的变化而变化，当r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大的快，故分子力表现为引力
C．当分子间的距离rD．当分子间的距离r≥10－9
m时，分子间的作用力可以忽略不计
解析：当r＝r0时，引力和斥力同时存在，只是合力为零，A错；当r>r0时，分子间的引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力比引力减小的快，当r≥10－9
m时，分子力可忽略不计，B错误，C、D正确。
二、非选择题
7.有人曾经用这样一个装置来模拟分子间的相互作用，如图所示，一根弹簧，两端分别固定一个小球，用来表示两个分子，两个小球用一根橡皮筋相连，弹簧处于被压缩状态，橡皮筋处于被拉伸状态，弹簧对两球的弹力向外，表示分子间的斥力，橡皮筋对两球的弹力向里，表示分子间的引力，试分析这个模型是否能说明分子间的相互作用情况。
答案：见解析
解析：这个模型只能模拟分子间的引力和斥力是同时存在的，但不能完全说明其作用细节。根据分子动理论，分子间的斥力和引力都随分子间距离的增大而减小，当把模型中的两个小球间距离稍增大一些，弹簧的压缩量减小，对两球向外的弹力减小，但这时橡皮筋的伸长量增大，对两球向里的弹力增大，这就跟分子间引力和斥力都随分子间距离增大而减小的事实相违背，因此说，这个模型不能完全反映分子间相互作用的情况。
能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．下列说法中不正确的是( A )
A．用手捏面包，面包的体积缩小了，证明分子间有间隙
B．煤堆在墙角时间长了，墙内部也变黑了，证明分子在永不停息地运动
C．打开香水瓶后，很远的地方能闻到香味，证明分子在不停地运动
D．封闭在容器中的液体很难被压缩，证明分子间有斥力
解析：用手捏面包，面包易被压缩，是因为面包内有空腔，并非分子间距所致，“空腔”是个宏观的“体积”，分子间距是微观量，无法直接测量，A错误；两个物体相互接触时，由于扩散现象，会使分子彼此进入对方物体中，B正确；分子在永不停息地做无规则运动，C正确；液体很难被压缩，说明分子间有斥力，D正确。
2．在弹性限度内，弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比，从分子间相互作用力跟分子间距离的关系图象来看，最能反映这种规律的是图中的( B )
A．ab段
B．bc段
C．de段
D．ef段
解析：当r＝r0时，分子间作用力为零；当r>r0时，分子间作用力表现为引力，对应弹簧被拉长；当r3．下列说法正确的是( D )
A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在引力的宏观表现
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
解析：当r＜r0，减小r时斥力增大得比引力更快，分子力表现为斥力，所以水的体积很难被压缩，A错误；气体总是很容易充满容器，是分子在不停地做无规则运动的体现，则B错误；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，是大气压强的作用，C错误；用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，是由于分子间存在引力的宏观表现，D正确。
4.甲分子固定于坐标原点O，乙分子从远处静止释放，在分子力作用下靠近甲，图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子加速度最大处可能是( D )
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
解析：a点和c点处分子间的作用力为零，乙分子的加速度为零。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。由于到d点分子的速度为零，因分子引力做的功与分子斥力做的功相等，即cd·Lcd＝ac·Lac，所以Fd>Fb。故分子在d点加速度最大。正确选项为D。
5．某人用原子级显微镜观察高真空度的空间，发现有一对分子A和B环绕一个共同“中心”旋转，如图所示，从而形成一个“类双星”体系，并且发现此“中心”离A分子较近，这两个分子间的距离用r表示。已知当r＝r0时两分子间的分子力为零。则在上述“类双星”体系中，A、B两分子间有( AC )
A．间距r>r0
B．间距rC．A的质量大于B的质量
D．A的速率大于B的速率
解析：分子A和B环绕一个共同“中心”旋转，分子间引力提供向心力，故分子间距离r>r0；又F＝mω2r，v＝ωr，而它们的ω相同且rAmB、vA6．设r0为A、B两分子间引力f引和斥力f斥平衡时的距离，现固定A，将B从与A相距r0处由静止释放，在B远离A(直到两分子间距离大于10r0)的过程中，下列结论中正确的是( AC )
A．f引、f斥均减小，但f斥减小得较快
B．A对B一直做正功
C．B运动最快时，A对B的作用力的合力为零
D．B在运动过程中加速度一直减小
解析：在B远离A的过程，引力、斥力都减小，斥力减小得快，A正确；A对B先做正功后做负功，B错；当B的速度最大时，分子力的合力为零，C正确；分子力先减小后增大再减小，所以加速度先减小后增大再减小，D错误。
二、非选择题
7．最近几年出现了许多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等。摩擦焊接是使焊件两个接触面高速地向相反方向旋转，同时加上很大的压力(约每平方厘米加几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊接成一个整体了。试用所学知识分析摩擦焊接的原理。
答案：摩擦焊接是利用分子引力的作用。当焊件的两个接触面高速地向相反方向旋转且加上很大的压力，就可以使两个接触面上的大多数分子之间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面焊接在一起，靠分子力的作用使这两个焊件成为一个整体。利用分子力使物体结合在一起，要向分子间距方面考虑，拉伸和压缩物体，要优先考虑分子力。
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