2019-2020年高中物理第一章分子動(dòng)理論第四節(jié)分子間的相互作用力教學(xué)案粵教版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理第一章分子動(dòng)理論第四節(jié)分子間的相互作用力教學(xué)案粵教版選修3-3 [目標(biāo)定位] 1.通過實(shí)驗(yàn)知道分子間存在著相互作用力.2.通過圖象分析知道分子力與分子間距離的關(guān)系.3.了解分子間作用力的本質(zhì)． 一、分子力的宏觀表現(xiàn) [導(dǎo)學(xué)探究] 1．為什么堅(jiān)硬的固體很難被拉長？ 答案　這是分子間引力的宏觀表現(xiàn)． 2．為什么固體、液體很難被壓縮？ 答案　這是分子間斥力的宏觀表現(xiàn)． [知識(shí)梳理] 1．當(dāng)外力欲使物體拉伸時(shí)，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為引力，以抗拒外界對(duì)它的拉伸． 2．當(dāng)外力欲使物體壓縮時(shí)，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為斥力，以抗拒外界對(duì)它的壓縮． 3．大量的分子能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在引力．固體有一定的形狀，液體有一定的體積，而固體分子、液體分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時(shí)存在著斥力． 二、分子間的作用力 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖1所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在彈簧測力計(jì)下面，使玻璃板水平地接觸水面，若想使玻璃板離開水面，在拉出玻璃板時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)與玻璃板的重力相等嗎？為什么？ 圖1 答案　不相等．因?yàn)椴ＡО搴鸵好嬷g有分子引力，所以在使玻璃板拉出水面時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)要大于玻璃板的重力． [知識(shí)梳理] 1．在任何情況下，分子間總是同時(shí)存在著引力和斥力，而實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力． 2．分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，隨分子間距離r的減小而增大，但斥力變化得快． 3．分子力與分子間距離變化的關(guān)系 (1)分子間距離r＝r0(平衡距離)時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，分子力為零，所以分子間距離等于r0的位置叫平衡位置． (2)當(dāng)rF引，分子力F表現(xiàn)為斥力． (3)當(dāng)r>r0時(shí)，F(xiàn)斥r0時(shí)，合力隨分子間距離的增大先增大后減?。? 圖2 4．分子力的實(shí)質(zhì)分子間的作用力本質(zhì)上是一種電磁力，是由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的. 一、分子力的宏觀表現(xiàn) 例1　(多選)下列說法正確的是(　　) A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) B．氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn) C．兩個(gè)相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現(xiàn) 答案　AD 解析　水是液體、鐵是固體，正常情況下它們分子之間的距離都為r0，分子間的引力和斥力恰好平衡．當(dāng)水被壓縮時(shí)，分子間距離由r0略微減小，分子間斥力大于引力，分子力的宏觀表現(xiàn)為斥力，其效果是水的體積很難被壓縮；當(dāng)用力拉鐵棒兩端時(shí)，鐵棒發(fā)生很小的形變，分子間距離由r0略微增大，分子間引力大于斥力，分子力的宏觀表現(xiàn)為引力，其效果為鐵棒沒有斷，所以選項(xiàng)A、D正確．氣體分子由于永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，能夠到達(dá)容器內(nèi)的任何空間，所以很容易就充滿容器，由于氣體分子間距離遠(yuǎn)大于r0，分子間幾乎無作用力，就是有作用力，也表現(xiàn)為引力，所以B錯(cuò)．抽成真空的馬德堡半球，之所以很難拉開，是由于球外大氣壓力對(duì)球的作用，所以C錯(cuò)．故正確答案為A、D. 二、分子力的特點(diǎn) 例2　(多選)關(guān)于分子間的相互作用力，下列說法中正確的是(　　) A．分子力隨分子間距的增大而減小 B．分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而減小 C．分子間同時(shí)存在引力和斥力 D．當(dāng)分子間距r>r0時(shí)，分子間只有引力 答案　BC 解析　分子間同時(shí)存在引力和斥力，這兩個(gè)力都隨分子間距的變化而變化，變化情況如圖所示．引力、斥力都隨分子間距的增大而減小，但分子力(引力與斥力的合力)卻不是這樣．當(dāng)分子間距rr0時(shí)，引力比斥力大，分子力表現(xiàn)為引力，隨r的增大先增大后減小，通過上面的分析可知，B、C項(xiàng)是正確的，A、D項(xiàng)是不正確的．故正確答案為B、C. 三、分子力的功 例3　分子甲和乙距離較遠(yuǎn)，設(shè)甲固定不動(dòng)，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(duì)乙做功 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(duì)乙分子做正功 D．先是分子力對(duì)乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功 答案　D 解析　如圖所示，由于開始時(shí)分子間距大于r0，分子力表現(xiàn)為引力，因此分子乙從遠(yuǎn)處移到距分子甲r0處的過程中，分子力做正功；由于分子間距離小于r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，因此分子乙從距分子甲r0處繼續(xù)向甲移近時(shí)要克服分子力做功．故正確答案為D. 1．(分子力的宏觀表現(xiàn))“破鏡難圓”的原因是(　　) A．玻璃分子間的斥力比引力大 B．玻璃分子間不存在分子力的作用 C．一塊玻璃內(nèi)部分子間的引力大于斥力，而兩塊碎玻璃片之間，分子引力和斥力大小相等，合力為零 D．兩片碎玻璃之間，絕大多數(shù)玻璃分子間距離太大，分子引力和斥力都可忽略，總的分子引力為零 答案　D 解析　破碎的玻璃放在一起，由于接觸面的錯(cuò)落起伏，只有極少數(shù)分子能接近到分子間有作用力的程度，因此，總的分子引力非常小，不足以使它們連在一起． 2．(分子力的特點(diǎn))(多選)兩個(gè)分子之間的距離為r，當(dāng)r增大時(shí)，這兩個(gè)分子之間的分子力(　　) A．一定增大 B．一定減小 C．可能增大 D．可能減小 答案　CD 解析　分子間同時(shí)存在的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，題設(shè)的r是大于r0(平衡距離)還是小于r0未知，增大多少也未知．由圖可知，分子間距離r在從無限小到無限大的區(qū)間內(nèi)，分子力隨r的增大是先減小后增大，再減?。? 3. (分子力的特點(diǎn))如圖3所示，設(shè)有一分子位于圖中的坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng)，另一分子可位于x軸正半軸上不同位置處，圖中縱坐標(biāo)表示這兩個(gè)分子間分子力的大小，兩條曲線分別表示斥力或引力的大小隨兩分子間距離變化的關(guān)系，e為兩曲線的交點(diǎn)，則(　　) 圖3 A．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10－15 m B．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10－10 m C．a(chǎn)b線表示引力，cd線表示斥力，e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10－10 m D．a(chǎn)b線表示斥力，cd線表示引力，e點(diǎn)的橫坐標(biāo)約為10－15 m 答案　B 解析　由于分子間斥力的大小隨兩分子間距離的變化比引力快，所以題圖中曲線ab表示斥力，cd表示引力，e點(diǎn)引力和斥力平衡，分子間距離的數(shù)量級(jí)為10－10 m，所以B選項(xiàng)正確． 4．(分子力的功)如圖4所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子從無窮遠(yuǎn)處靜止釋放，在分子間作用力的作用下靠近甲．圖中d點(diǎn)是分子靠得最近的位置，則乙分子速度最大處可能是(　　) 圖4 A．a(chǎn)點(diǎn) B．b點(diǎn) C．c點(diǎn) D．d點(diǎn) 答案　C 解析　從a點(diǎn)到c點(diǎn)分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的作用力做正功，速度增加；從c點(diǎn)到d點(diǎn)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的作用力做負(fù)功，速度減小，所以在c點(diǎn)速度最大． 題組一　分子力的宏觀表現(xiàn) 1．固體和液體很難被壓縮，其原因是(　　) A．分子已占據(jù)了整個(gè)空間，分子間沒有空隙 B．分子間的空隙太小，分子間只有斥力 C．壓縮時(shí)，分子斥力大于分子引力 D．分子都被固定在平衡位置不動(dòng) 答案　C 解析　擴(kuò)散現(xiàn)象說明了分子在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，且分子間存在著空隙，故A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．壓縮固體和液體時(shí)，分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，只不過是斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確． 2．(多選)下列哪些現(xiàn)象說明分子之間有引力(　　) A．正、負(fù)電荷相互吸引 B．磁鐵吸引附近的小鐵釘 C．用粉筆在黑板上寫字時(shí)留下字跡 D．兩鉛塊在壓力作用下吻合在一起 答案　CD 解析　電荷間的作用力是電場力，磁鐵吸引小鐵釘是磁場力的作用，A、B錯(cuò)誤．粉筆小顆粒能留在黑板上是因?yàn)榉肿右Φ淖饔?，兩鉛塊能吻合在一起也是因?yàn)榉肿右Φ淖饔茫珻、D正確． 3．表面平滑的太空飛行器在太空中飛行與灰塵互相摩擦?xí)r，很容易發(fā)生“黏合”現(xiàn)象，這是由于(　　) A．摩擦生熱的作用 B．化學(xué)反應(yīng)的作用 C．分子力的作用 D．萬有引力的作用 答案　C 解析　當(dāng)表面平滑的飛行器在太空中與灰塵相互摩擦?xí)r，可以使飛行器表面與灰塵的距離達(dá)到分子力的作用范圍，而發(fā)生“黏合”，因此是分子力的作用，C項(xiàng)正確． 題組二　分子力的特點(diǎn) 4．分子間同時(shí)存在著引力和斥力，當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子間的 (　　) A．引力增大，斥力減小 B．引力增大，斥力增大 C．引力減小，斥力減小 D．引力減小，斥力增大 答案　C 解析　分子間同時(shí)存在著引力和斥力，當(dāng)分子間距增大時(shí)，分子間的作用力都減小，即引力和斥力都減小，但斥力變化的快，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確． 5．清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠，這一物理過程中，水分子間的(　　) A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都減小 D．引力、斥力都增大 答案　D 解析　因?yàn)榭諝庵械乃Y(jié)成水珠時(shí)，分子間的距離變小，而分子引力和分子斥力均隨著分子間距離的減小而增大，故D選項(xiàng)正確． 6．分子間的相互作用力由引力F引和斥力F斥兩部分組成，則(　　) A．F斥和F引是同時(shí)存在的 B．F引總是大于F斥，其合力總是表現(xiàn)為引力 C．分子之間的距離越小，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越大 D．分子之間的距離越小，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越小 答案　A 解析　分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，它們的大小都是隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力變化得更快一些．當(dāng)r＜r0時(shí)，合力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離的增大而減小．當(dāng)r＞r0時(shí)，合力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離的增大先增大后減小．正確選項(xiàng)是A. 題組三　分子力的功 7．兩個(gè)分子從遠(yuǎn)處(r＞10－9 m)以相等的初速度v相向運(yùn)動(dòng)，在靠近到不能再靠近的過程中，其動(dòng)能的變化情況為 (　　) A．一直增大 B．一直減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小 答案　D 解析　從r＞10－9 m到r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，隨距離的減小，分子力做正功，分子動(dòng)能增大；當(dāng)分子間距離由r0減小時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨距離減小，分子間作用力做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 8．(多選)如圖1所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力．a(chǎn)、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則 (　　) 圖1 A．乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b至c做減速運(yùn)動(dòng) B．乙子分子由a至c做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)c時(shí)速度最大 C．乙分子由a至b的過程中，分子力一直做正功 D．乙分子由b至d的過程中，分子力一直做負(fù)功 答案　BC 解析　由題圖可知F＝0處c點(diǎn)r＝r0是平衡位置，當(dāng)r＞r0時(shí)分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r＜r0時(shí)分子力表現(xiàn)為斥力．所以a→b→c分子力做正功，動(dòng)能增大，c→d分子力做負(fù)功，動(dòng)能減小，所以A、D錯(cuò)誤，B、C正確． 9．有甲、乙兩個(gè)分子，甲分子固定不動(dòng)，乙分子由無窮遠(yuǎn)處向甲靠近，直到不能再靠近為止，此過程中： (1)若不考慮其他作用力，則整個(gè)過程中乙分子的加速度怎么變化？ (2)不考慮其他作用力，乙分子的動(dòng)能怎么變化？ 答案　(1)由于乙分子只受分子力作用，根據(jù)牛頓第二定律知，乙的加速度與它所受的分子力成正比，也就是乙的加速度的變化與分子力的變化一致，即在整個(gè)過程中，乙分子的加速度大小是先增大后減小再增大，加速度的方向先是沿甲、乙連線指向甲，后是沿甲、乙連線指向乙． (2)根據(jù)動(dòng)能定理，乙分子的動(dòng)能變化量等于合力即分子力對(duì)乙分子所做的功，由于分子力對(duì)乙分子先做正功后做負(fù)功，所以乙分子的動(dòng)能先增大后減小．