第一章 4 4.分子间的相互作用力 5.分子热运动的统计规律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

4.分子间的相互作用力 5．分子热运动的统计规律 【核心素养目标】 物理观念 知道分子力的概念、知道分子间作用力与距离的关系。知道内能的概念。知道分子速率和运动速率分布规律。 科学思维 类比法分析分子力与分子势能。理解统计方法，通过宏观现象揭示微观本质。 科学态度与责任 借助统计规律分析生活中的实际问题。 一、分子间的相互作用力 1．分子间存在相互作用力 大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着引力；分子间有间隙却很难被压缩，说明分子间存在着斥力。 2．分子间作用力与距离的关系 如下图所示，表示了分子间斥力和引力随分子间距离r的变化情况(r0的数量级为10－10 m)，由图可知： 学生用书↓第15页 (1)当r<r0，时，分子间作用力F>0，即表现为斥力，并且距离r越小，力F越大。 (2)当r>r0，时，分子间作用力F<0，即表现为引力。当距离r从r0处开始增大时，开始的一段，引力F增大；到某一距离处(图中的r′处)，引力F增至最大；再往后，随着距离r的进一步增大，引力F将逐渐减小；当距离r增大到10r0左右时，引力F已经很微弱，一般可以忽略不计了。 二、内能 1．分子势能：分子系统具有的势能叫作分子势能。 2．内能 (1)定义：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和。 (2)内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 (3)决定因素：与物体所处的状态(如温度、体积等)有关。 3．内能与机械能的区别 内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，源自分子的微观运动，用温度、体积等宏观物理量来表征；机械能是物体做宏观运动的动能与势能的总和，与温度无关。 三、分子动理论 1．内容 (1)物体是由大量分子组成的； (2)分子永不停息地做无规则运动； (3)分子间存在着引力、斥力。 2．分子动理论是热力学的基础，可解释很多热现象和物质的性质。 四、分子热运动的统计规律 1．统计规律：大量偶然事件的整体性规律。 2．分子运动速率分布 (1)分布规律：大量分子速率分布曲线接近“正态”分布，两边低，中间高，左右对称。 (2)温度的意义：温度越高，分子热运动越剧烈；温度与分子热运动的平均动能成正比；温度是大量分子无规则热运动的宏观表现。 1．判断正误 (1)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(　　) (2)当分子间的距离r＝r0时，分子间作用力为零，不存在分子间引力和斥力。(　　) (3)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)分子势能与物体的体积有关。(　　) (5)竖直向上抛出5分硬币100次，落地时一定有50次正面是朝上的。(　　) (6)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2．链接实景 如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来。为什么下面的铅柱不脱落？要是两个接触面不平滑，该实验还能成功吗？ 提示：两铅柱间存在分子间的引力作用；若两个接触面不平滑，挤压后的铅分子之间的距离可能达不到分子之间存在相互作用力的距离范围，故铅柱将脱落。 学生用书↓第16页 知识点一　分子力 1．分子力：在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子间的引力和斥力的合力。 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)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快。 3．分子间作用力的宏观表现 (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，没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着斥力。 (多选)(2022·湖北十堰期末)右图中实线为分子力随两分子间距离变化的图像，虚线Ⅰ为分子间的斥力随两分子间距离变化的图像，虚线Ⅱ为分子间的引力随两分子间距离变化的图像，据此可知(　　) A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力 B．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 C．当两分子间的距离为r0时，分子间的引力和斥力都为零 D．当两分子间的距离大于r0时，分子力随分子间距离的增大不发生改变 AB　[由F-r图像可知，分子间同时存在相互作用的引力和斥力，并且随着分子间距离的增大，引力和斥力都在减小，故