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新步步高高二物理粤教版选修3-3导学案:第一章4分子间的相互作用力Word版含解析
第四节 分子间的相互作用力
[目标定位] 1.知道分子间同时存在着相互作用的引力和斥力. 2.知道实际表现的分子力是斥力和引力的合力,记住分子力随分子间距离变化的规律. 3.能用分子力解释简单的现象.
一、分子间的作用力
1.两段切面磨光的铅柱压紧后很难分开,说明分子间存在引力,固体、液体很难被压缩,说明分子间存在斥力.
2.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,分子力是分子间引力和斥力的合力.
3.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;斥力变化快.
二、分子力与分子间距的变化关系
1.当固体不被压缩和拉伸时,分子间距离r=r0;当固体被压缩时,r<r0,表现为斥力;当固体被拉伸时r>r0,分子力表现为引力.
2.当物体被拉伸时,当r≥10r0时,F引和F斥都迅速减为零,分子力为零.
3.变化规律如图1-4-1所示.
图1-4-1
三、分子力的实质
分子间的作用力本质上是一种电磁力,分子是由原子组成的,原子内部有带正电的原子核和带负电的电子,分子间的作用力是由这些带电粒子的相互作用引起的.
[温馨提示] 分子间距为r0时,并不是分子间无引力和斥力,只不过是引力和斥力大小相等,分子所受合力为零.
一、正确认识分子间作用力1.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.
图1-4-2
(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间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化要快.(如图1-4-2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减小而增大,但F斥增大得更快,分子力表现为斥力.
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r≥10r0(10-9m)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).
可见: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.
2.分子力F随距离变化的图象
如图1-4-2所示,当rr0时,合力随距离的增大而减小;当rr0时,合力随距离的增大先增大后减小.
例1 当两个分子间的距离为r0时,正好处于平衡状态,下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A.当分子间的距离rr0时,它们之间只有斥力作用
B.当分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态,分子不受力
C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,且斥力比引力减小得快
D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间相互作用力的合力在逐渐减小
答案 C
解析 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的,当r=r0时,F引=F斥,每个分子所受的合力为零,并非不受力;当rr0,F斥F引,合力为斥力,并非只受斥力,故A、B错误;当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都减小,而且斥力比引力减小得快,分子间作用力的合力先减小到零,再增大再减小到零,故C正确,D错误.
针对训练1 两个分子相距为r1时,分子间的相互作用力表现为引力,相距为r2时,表现为斥力,则下面说法正确的是( )
A.相距为r1时,分子间没有斥力存在
B.相距为r2时,分子间的斥力大于相距为r1时的斥力
C.相距为r2时,分子间没有引力存在
D.相距为r1时,分子间的引力大于相距为r2时的引力
答案 B
解析 两个分子相距为r1时,分子间的相互作用力表现为引力,相距为r2时,表现为斥力,因分子间同时存在引力和斥力,则选项A、C错误;因分子间相距为r2时,表现为斥力,随着距离的增大分子间的斥力减小,则分子间的斥力大于相距为r1时的斥力;分子间相距为r1时,表现为引力,随着距离的增大,分子间的引力减小,则分子间的引力小于相距为r2时的引力,故选项D错误,选项B正确.
图1-4-3
例2 如图1-4-3所示,为分子力随分子间距离变化图象,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远处静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点是引力最大处,d点是分子靠得最近处,则乙分子速度最大处可能是( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
答案 C
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.故分子由a点到d点是先加速再减速,所以在c点速度最大,故C正确.
二、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,以抗拒外力对它
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