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1、3 分子間的作用力 庖丁巧解牛 知識·巧學 一、分子間存在空隙 擴散現(xiàn)象和布朗運動表明分子永不停息地做無規(guī)則運動，同時也反映了分子間有空隙，假若分子間無空隙，則無規(guī)則運動無法實現(xiàn). 以下事實可以說明分子間是有空隙的. 1.氣體容易被壓縮，說明氣體分子間有空隙. 2.水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明液體分子間有空隙. 3.物體的熱脹冷縮現(xiàn)象正是由于物體分子間的空隙增大或縮小而造成的，這是氣體、液體和固體所共有的現(xiàn)象. 聯(lián)想發(fā)散 我們在估測分子大小時，常常把固體或液體分子看作是一個挨一個緊密排列的，其實，那只是為了研究方便而作的一種理想化的模型，真實的分子間是有空隙

2、的. 二、分子間的作用力 1.分子之間有相互作用力的宏觀證據(jù) 當外力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為引力以抗拒外界對它的拉伸，例如堅硬的固體很難使它伸長；伸長了的橡皮筋，松開手就能恢復原狀，兩塊鉛壓緊后能連成一塊. 當外力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為斥力以抗拒外界對它的壓縮，例如固體和液體很難被壓縮，即使是氣體壓縮到一定程度后再繼續(xù)壓縮也很困難. 分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在著引力；固體保持一定的形狀，液體具有一定的容積，而不會離散成一群獨立的單個分子，分子間有引力，而分子間又有空隙，沒有緊緊吸在一起，這說明分子間

3、還存在斥力. 2.分子間相互作用力的特征 分子力F與分子間距離r的圖象關系 圖7-3-1所示為分子間的作用力跟距離的關系（示意圖），圖中斥力用正值表示，引力用負值表示.F為斥力和引力的合力，即分子力.F為正值時，表示合力為斥力；F為負值時，表示合力為引力. 圖7-3-1 研究表明，分子間同時存在著引力和斥力，它們的大小都跟分子間的距離有關.圖731的兩條虛線分別表示兩個分子間的引力和斥力隨距離變化的情形，實線表示引力和斥力的合力，即實際表現(xiàn)出來的分子間的作用力隨距離變化的情形. 甲：r=r0時，F(xiàn)引=F斥，對外表現(xiàn)的分子力F=0； 乙：r

4、F為斥力； 丙：r>r0時，F(xiàn)引>F斥，對外表現(xiàn)的分子力F為引力. 由上圖我們可看到，分子間的引力和斥力隨著分子間距離的增大而減小. 當兩分子間的距離等于r0時，分子間的引力和斥力相互平衡，分子間的作用力為零，r0的數(shù)量級約為10-10 m，相當于距離為r0的位置，叫做平衡位置（圖7-3-2甲）. 當分子間的距離小于r0時，引力和斥力雖然都隨著距離的減小而增大，但是斥力增大得更快，因而分子間的作用力表現(xiàn)為斥力（圖7-3-2乙）. 圖7-3-2 當分子間的距離大于r0時，引力和斥力雖然都隨著距離的增大而減小，但是斥力減小得更快，因而分子間的作用力表現(xiàn)為引力（圖7-3-2丙），它隨

5、著距離的增大迅速減小，當分子間距離的數(shù)量級大于10-9 m時，分子力已經(jīng)變得十分微弱，可以忽略不計了. 深化升華 （1）分子間相互作用力既有引力，又有斥力. （2）分子間相互作用的引力與斥力都隨著分子間距離的增大而減小，只是斥力減小得更快一些； （3）分子間存在一個平衡距離r0，分子間距離為r0的位置就叫做平衡位置（數(shù)量級為10-10 m）. 當r>r0時，f引>f斥，對外表現(xiàn)的分子力F為引力. 當r=r0時，f引=f斥，對外表現(xiàn)的分子力F = 0. 當r

6、相互作用力已變得很小，可以忽略不計，可以認為此時分子間相互作用的引力和斥力都為零. 誤區(qū)警示 注意：(1)分子間距為r0時并不是分子間沒有引力和斥力；當分子間距為r0時，分子并不是靜止不動； (2)當分子之間距離rr0時，分子之間的引力和斥力同時減小，但斥力減小得更快一些，故引力大于斥力，此時分子之間呈現(xiàn)出相互的引力作用（此時斥力仍然存在）； (4)不要忽視r=r0時分子力為零與r≥10r0時分子力為零的區(qū)別，前者是F引=F斥而

7、致使分子力為零，物體處于固態(tài)和液態(tài)，后者是F引、F斥可忽略不計，認為分子間無相互作用力，物質處于氣態(tài). 辨析比較 分子間作用力和萬有引力 分子間也存在萬有引力，這里所涉及的分子間的作用力是一種電磁作用——是由組成分子的電子及原子核與另一分子的電子及原子核交互作用而產(chǎn)生的.分子間的萬有引力與分子間作用力相比較很小. 三、分子動理論 1.分子動理論內容：物體是由大量分子組成的，分子在永不停息地做無規(guī)則運動，分子之間存在著引力和斥力. 2.熱學學習包括兩個方面：一方面是熱現(xiàn)象的宏觀理論，另一方面是熱現(xiàn)象的微觀理論. 典題·熱題 知識點一 說明分子間存在相互作用力的實例 例1 下列事例

8、能說明分子間有相互作用力的是（ ） A.金屬塊經(jīng)過鍛打能改變它原來的形狀 B.拉斷一根鋼繩需要用一定的外力 C.食鹽能溶于水而石蠟卻不溶于水 D.液體一般很難壓縮 解析:金屬塊鍛打后能改變形狀而不斷裂，說明分子間有引力，拉斷鋼繩需要一定外力，也說明分子間有引力，而液體難壓縮說明分子間存在斥力；食鹽能溶于水而石蠟不溶于水是由物質的溶解特性決定的，而不是分子的作用，故答案為A、B、D. 答案：ABD 方法歸納 物體的形狀或體積改變時，很容易體現(xiàn)為分子間相互作用的特性，而像溶解、吸引等現(xiàn)象一般不是由于分子間相互作用，而是物質的其他性質造成的. 知識點二 分子間的相互作用力 例

9、2 關于分子間相互作用力的下列說法中，正確的是（ ） A.分子力隨分子間隔的增加而減小 B.分子間引力、斥力都隨分子間距的增大而減小 C.分子間同時存在引力和斥力 D.在分子間距r>r0時，分子間只有引力 解析:分子間存在引力和斥力，這兩個力都隨分子間距而變化，變化情況如圖7-3-3所示.引力、斥力都隨分子間距的增大而減小，但總的分子力（引力與斥力之和）卻不是這樣.當分子間距rr0時，引力比斥力大，分子力為引力，在某階段逐漸加大，然后又逐漸減小.通過上面的分析可知，B、C項是正確的，A、D項是不正確的.

10、 圖7-3-3 答案：BC 方法歸納 牢記分子間相互作用力隨分子間距離的變化規(guī)律是快速解決問題的關鍵.熟練應用圖象法解決問題形象、直觀、簡捷. 知識點三 分子力和分子力做功 例3 分子甲和分子乙距離較遠，設甲分子固定不動，乙分子逐漸向甲分子靠近，直到不能再近的這一過程中（ ） A.分子力總是對乙分子做正功 B.乙分子總是克服分子力做功 C.先是乙分子克服分子力做功，然后分子力對乙分子做正功 D.先是分子力對乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功 解析:分子間存在著作用力，同時存在斥力和引力，在r0=10-10 m數(shù)量級內，兩種力的合力為零，r >r0時表現(xiàn)為引力，r

11、 < r0時表現(xiàn)為斥力，當兩個分子由較遠到再不能靠近時，分子力對乙分子先做正功，后做負功. 答案：D 巧妙變式 如果已知分子力做功對應分子勢能變化的關系，也可分析這一過程中分子勢能的變化情況. 例4 玻璃打碎以后，為什么不能把它們拼在一起，利用分子力使其復原呢？ 解析:分子間的引力只有在距離小于10-9 m時才會比較顯著.碎玻璃拼在一起，由于接觸面錯落起伏，絕大多數(shù)的分子間距離遠大于10-9 m，所以，總的分子引力非常小，根本不足以使它們連在一起. 方法歸納 對于日常生活中的一些常見現(xiàn)象要能夠應用分子間作用力的規(guī)律對其物理本質作出合理的解釋. 巧妙變式 如果要使玻璃能接合應采取什么

12、措施？只要分子間距離小于10-9 m即可（比如把玻璃加熱，玻璃變軟，亦可重新接合）. 例5 當鐵絲被拉伸時，下列說法中正確的是（ ） A.分子間的引力和斥力都增加 B.分子間的引力和斥力都減小 C.分子間的斥力比引力減小得快 D.分子間的引力比斥力增加得快 解析:當鐵絲被拉伸時，分子間距離增大，根據(jù)分子力隨分子間距離變化的規(guī)律知，分子間的引力和斥力都減小，且斥力比引力減小得快，實際表現(xiàn)的分子力為引力，所以拉伸鐵絲必須施加外力，本題正確選項是B、C. 答案：BC 巧解提示 解題關鍵是掌握分子間相互作用力隨分子間距離變化的規(guī)律，利用分子力Fr圖象解

13、答此題也非常簡捷明了. 問題 ·探究 方案設計探究 問題 設計實驗驗證：當分子之間距離增大時，分子力隨分子距離增大的變化關系是什么？ 探究過程： 實驗器材：彈簧秤、玻璃片、燒杯、水、細線. 實驗步驟： 1.用細線把玻璃片拴在彈簧秤的下方，讀出彈簧秤示數(shù)F； 2.在燒杯中裝適量水，把彈簧秤掛著的玻璃片放在燒杯的水面上（不能浸沒），讀出彈簧秤示數(shù)F2； 3.用彈簧秤往上提玻璃，觀察其讀數(shù)變化情況，并記錄彈簧秤的最大示數(shù)F3. 探究結論：分子間的作用外在表現(xiàn)隨分子距離的增大而增大，但有一個極限值. 思維發(fā)散探究 問題 中華民族是一個有著上下五千年文明史的民族，自古就有“破鏡難重圓”的名言.請討論，利用分子力的特點，找到幾個能使破鏡重圓的方法. 探究過程： 破鏡不能重圓的原因是破了的鏡子彼此之間的距離大于分子力作用的范圍（分子直徑的十倍左右），沒有分子力的作用，也就不能成為一個整體，針對這個原因可找到一些方法. 探究結論： 觀點一（或方法一）：把破了的鏡子熔化之后放在一起，即可變成一個整體，在整形后凝固就可重圓一個鏡子. 觀點二（或方法二）：把破了的鏡子的斷面擦干凈，且去掉污物，然后在斷面上涂上萬能膠，把鏡子組合成一個整體.