1、3 分子间的作用力,一、分子间的作用力 1.分子间存在空隙的几个事实 (1)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)水和酒精混合后总体积会减小,说明液体分子之间存在着空隙。 (3)压在一起的铅片和金片,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.分子间存在作用力的事实基础 (1)宏观分析:当用力拉伸物体时,物体内要产生反抗拉伸的弹力,说明分子间存在着引力;当用力压缩物体时,物体内会产生反抗压缩的弹力,这说明分子之间还存在着斥力。 (2)微观分析:分子间虽然有空隙,但大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着引力;而分子间又有空隙,没有紧紧
2、吸在一起,这说明分子间还存在斥力。 3.什么是分子间的作用力? 答案:分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,这两个力的合力即为分子间的作用力,称之为分子力。,4.分子间作用力的变化规律与分子间距离的变化关系: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。但斥力的变化比引力快。,5.分子间作用力的变化规律的具体表现。 (1)当r=r0时,其中一个分子所受的引力和斥力大小相等,分子力表现为0。 (2)当rr0时,分子之间的引力斥力,此时分子力表现为引力。 (4)当r10r0时,分子间的引力和斥力都很微弱,可认为分子之间的作用力为0。 (5)分子间的作用力与距离的关系:,二
3、、分子动理论 1.分子动理论的内容: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,分子间存在引力和斥力。 2.什么是统计规律? 答案:对任何一个分子而言,运动都是不规则的,带有偶然性。 对大量分子的整体而言,它们却表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体所表现出来的规律,叫做统计规律。,自我检测 1.判断正误,对的画“”,错的画“”。,(1)气体容易被压缩,说明气体分子之间有空隙;固体、液体难被压缩,说明固体、液体分子之间没有空隙。( ) 解析:气体、固体和液体分子之间都有空隙,只是气体分子的空隙更大,更容易被压缩。 答案: (2)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。
4、( ) 解析:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。 答案:,(3)当分子间距离r=r0时,分子力为零,但斥力和引力仍然存在,只是大小相等,方向相反,合力为零。( ) 解析:分子力指分子间引力与斥力的合力。当r=r0时,分子力为零,是因为F斥与F引大小相等,方向相反。 答案:,2.探究讨论。 (1)物体是由大量分子组成的,分子又在永不停息地做无规则运动,那么为什么大量分子能聚在一起形成液体或固体而不散开? 答案:由于分子间存在引力,引力使分子聚集在一起而不分开。 (2)大量分子的运动受统计规律支配,单个分子的运动也受统计规律支配吗? 答案:单个分子的运动是无规则的,在每一时刻沿什么方向
5、运动、运动的速率等都具有偶然性,不受统计规律支配。 (3)当物体被拉伸时,分子间的作用力表现为引力,物体“反抗”被拉伸,这时分子间还有斥力吗? 答案:有。这是因为分子间的引力和斥力总是同时存在的,分子间表现为引力,只不过是引力大于斥力,对外表现出引力。,探究一,探究二,分子间的作用力 问题探究 一段小铅柱,用刀切成两段,然后把两个断面对接,稍用力就能使两段铅柱接合起来,一端挂几千克的重物,也不会把铅柱拉开;而玻璃碎了却不能重新接合,这是为什么?,探究一,探究二,要点提示这是因为,第一,分子间有力的作用;第二,分子间的作用力与分子间的距离有关。铅柱切口很平时,稍用压力就能使两断面分子间距离达到分
6、子引力作用的距离,使两段铅块重新接合起来。玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离;绝大多数的分子距离远大于10-9 m,分子力已近似为零了,总的分子引力非常小,所以碎玻璃不能接合,若把玻璃加热,玻璃变软,亦可重新接合。,知识归纳 1.分子力的性质 根据现代分子结构理论,分子由原子组成,原子又是由带正电的原子核和绕核运动的带负电的电子形成的电子云组成的。可见,分子是一个复杂的带电系统,毫无疑问,分子间的作用力应属于电磁力。 2.分子力的特点 (1)分子间总是同时存在引力和斥力,实际表现出来的是它们的合力。 (2)分子间作用力随分子间距离而变化,引力和斥力都随分子
7、间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化要快。 (3)分子力是短程力,分子间的距离超过分子直径的10倍,即1 nm的数量级时,可以认为分子间作用力为零,气体分子间的作用力可忽略不计。,探究一,探究二,探究一,探究二,3.分子力的规律 (1)图象表示(如图所示)。当r=r0时,F引=F斥,F=0。 当rr0时,F引和F斥都随分子间距离的增大而减小,但F斥减小得更快,分子力表现为引力。 当r10r0(10-9 m)时,F引和F斥都十分微弱,可认为分子间无相互作用力(F=0)。,探究一,探究二,(2)模型表示。 分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力。小球代表分子,弹簧的弹力代表
8、分子斥力和引力的合力。如下表所示: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。,探究一,探究二,4.分子力的宏观表现 (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、液体分子间有间隙,却没有紧紧地吸在一起,说明分子间还同时存在着斥力。,探究一,探究二,典例剖析 【例题1】 分子间同时存在引力和斥力,下列
9、说法正确的是( ) A.分子间的引力随着分子间距离增大而增大,而斥力随着距离增大而减小 B.分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小 C.气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力 D.固体有一定的形状和体积,是因为固体分子间只存在引力【思考问题】 分子间引力、斥力与距离的关系是什么? 提示分子间同时存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,但斥力增大的更快,故当距离大于r0时合力表现为引力,小于r0时合力表现为斥力;当分子间距等于平衡距离时,引力等于斥力,即分子力等于零。,探究一,探究二,解析:分子间存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的减小而增大
10、,随分子间距离的增大而减小,故A错误,B正确;气体能充满任何仪器是因为分子做永不停息的无规则运动,故C错误;固体分子间的引力和斥力是同时存在的,故D错误。 答案:B在处理分子间作用力时应注意的问题 (1)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。 (2)要抓住两个关键点,一是r=r0时,分子力为零但引力和斥力均不为零,且大小相等;二是r10r0时,分子力以及引力、斥力都可忽略,可以看作是零。所以当rr0时,分子力随分子间距离增大而减小,当分子间距离由r0增大到10r0,分子力先增大后减小。,探究一,探究二,变式训练1关于分子间的作用力,以下说法正确的是(其中r0为分子处于平衡位置时分子之间
11、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 解析:分子间的引力和斥力是同时存在的,当rr0时,它们的合力表现为引力;当rr0时,它们的合力表现为斥力,故选项A、B都错误。当物质分子间距离变化时,分子间的引力和斥力同时增大或减小,故选项C错误,选项D正确。 答案:D,探究一,探究二,分子动理论 问题探究 1.请简单叙述分子动理论的三条基本内容,每条内容分别从什么角度对分子进行研究,和宏观物体的运动有何不同? 要点提示分子动理论的主要内容有三点:(1)物
12、体是由大量分子组成的;这是确定微观研究方法中的研究对象,而宏观物体的运动研究对象的个数一般都比较少。(2)分子在做永不停息的无规则运动;宏观物体的运动非常有规律,经常用牛顿力学的观点进行解释。(3)分子之间存在引力和斥力;该内容是从分子间的相互作用入手进行研究。,探究一,探究二,2.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? 要点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。,探究一,探究二,知
13、识归纳 1.热学的两个分支 (1)热力学:关于热现象的宏观理论,它研究热现象的一般规律,不涉及热现象的微观解释。 (2)统计物理学:关于热现象的微观理论,从分子运动的角度来研究宏观热现象的规律,用统计的观点处理大量分子的热运动。 2.应用分子动理论的三种基本方法 (1)实验法:即了解和掌握基本实验事实,并能用分子动理论作出解释和说明。 (2)模型法:如单分子油膜模型、分子球体模型、分子间相互作用力的弹簧模型等。 (3)图象法:用F-r图象形象直观地表现分子间相互作用力的变化情况等等。,探究一,探究二,典例剖析 【例题2】 (多选)对下列现象的解释正确的是( ) A.两块铁经过高温加压将连成一整
14、块,这说明铁分子间有吸引力 B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱 C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力在起作用 D.破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果,探究一,探究二,解析:高温下铁分子运动非常激烈,两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内,所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的原理,所以选项A、C正确;通常情况下,气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍,此种情况下分子力非常微弱,气体分子可以无拘无束地运动,从而充满整个容器,所以选项B正确;玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两
15、断面间距接近到分子引力作用的距离,所以碎玻璃不能拼接,若把玻璃加热,玻璃变软,可重新拼接,所以选项D错误。 答案:ABC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,利用它能够说明生活实践中的实际问题。,探究一,探究二,变式训练2(多选)以下关于热运动的说法正确的是( ) A.水的体积很难被压缩,说明水分子之间存在着斥力 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大 解析:水的体积很难被压缩,说明水分子间存在斥力,A正确;分子热运动的快慢只与温度有关,与物体速度无关,温度越高,分子热运动
16、越剧烈,C正确;水凝结成冰后,水分子的热运动仍存在,故B错误;热运动是大量分子运动的统计规律,即温度是分子平均动能的标志,所以温度升高,分子的平均速率增大,并不代表每一个分子的速率都增大,故D错误。 答案:AC,1,2,3,4,1. 酒精和水混合后的体积小于原来的酒精和水的体积之和,这个实验说明了( ) A.物体是由分子组成的 B.分子在永不停息地运动 C.分子间存在相互作用的引力 D.分子间有空隙 解析:本题考查处理实际问题的能力。酒精和水混合后体积减小,是由于分子间有空隙,在混合后它们互相进入到对方的空隙内,所以混合后总体积小于原来的体积之和。故正确选项为D。 答案:D,1,2,3,4,2
17、. 关于分子间的相互作用力,下列叙述正确的是( ) A.恒为引力 B.恒为斥力 C.分子间的距离小时只有斥力,距离大时只有引力 D.分子间同时存在斥力和引力 解析:分子间斥力与引力同时存在,而分子力是斥力与引力的合力,故A、B错误,D正确;当分子间距小于平衡距离时,表现为斥力,即引力小于斥力,而分子间距大于平衡距离时,表现为引力,即斥力小于引力,但引力和斥力总是同时存在的,故C错误。 答案:D,1,2,3,4,3.(多选)利用分子间作用力的变化规律可以解释许多现象,下面的几个实例中利用分子力对现象进行的解释正确的是( ) A.锯条弯到一定程度就会断裂是因为断裂处分子之间的斥力起了作用 B.给自
18、行车打气时越打越费力,是因为胎内气体分子多了以后互相排斥造成的 C.从水中拿出的一小块玻璃表面上有许多水,是因为玻璃分子吸引了水分子 D.用胶水把两张纸粘在一起,是利用了不同物质的分子之间有较强的吸引力,1,2,3,4,解析:锯条弯到一定程度就会断裂说明当分子间距大到一定后分子力作用就会减弱到零,给自行车打气越来越费力说明气体压强增大,此时分子间距仍然大于平衡距离r0,胶水和纸张之间的力很大是因为不同物质间的引力很大。 答案:CD,1,2,3,4,4.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。,1,2,3,4,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,这个模型不能完全反映分子间相互作用的情况。 答案:见解析,
