第1章 4 分子间的相互作用力-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

4　分子间的相互作用力 第一章　分子动理论 [学习目标]　1.知道分子间存在相互作用力,理解分子间的作用力与分子间距离的关系(重点)。2.知道分子势能,明确分子势能与分子间距离的关系(难点)。3.理解内能的概念及其决定因素,了解分子动理论的内容。 课时作业 巩固提升 要点1　分子间的作用力 要点2　内能　分子动理论 内容索引 要点1　分子间的作用力 一 4 梳理 必备知识 自主学习 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　　　　;分子间有　　　　却很难被压缩,说明分子间存在着　　　　。  引力 间隙 斥力 2.分子间作用力与距离的关系 如图所示,表示了分子间作用力随分子间距离r的变化情况(r0的数量级为10-10 m),由图可知: (1)当r<r0时,分子间作用力F>0,即表现为　　　　,并且距离r越小,力F越　　　　。  (2)当r>r0时,分子间作用力F<0,即表现为　　　　。当距离r从r0处开始增大时,开始的一段,引力F　　　　;到某一距离处(图中的r'处),引力F增至　　　　;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　　　　左右时,引力F已经很微弱,一般可以忽略不计了。  (3)固体、液体分子间的距离通常在r0附近;气体分子间的距离更大,一般达到10r0以上,所以气体分子间的作用力很小,通常可以忽略不计。 斥力 大 引力 增大 最大 10r0 [思考与讨论] 取两段直径为2 cm左右的铅柱,把它们的断面切平磨光,然后用力把两个光滑的面对齐压紧,这两段铅柱就“粘”在一起了,而且下端可以吊起几千克甚至更重的物体,如图所示。为什么把铅柱断面切平磨光并且用力对齐压紧,两段铅柱就能“粘”在一起? 提示:物质的分子间存在引力,而且该引力发生作用的距离很小。 1.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,变化关系图像如图所示。 归纳 关键能力 合作探究 2.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。固体有一定的形状,液体有一定的体积,但固体、液体分子间有间隙,分子没有紧紧地吸在一起,说明分子间还同时存在着斥力。 [典例1]　 (多选)分子间作用力与分子间距离的关系图线如图所示,下列说法正确的是(F>0时,作用力表现为斥力)(　　) A.当分子间的距离r<r0时,分子间作用力表现为引力 B.当分子间的距离r>r0时,分子间作用力表现为引力 C.分子间的距离从r0增大到10r0的过程中,分子间作用力在逐渐减小 D.分子间的距离从r0增大到10r0的过程中,分子间作用力先增大,后减小 BD [解析]　当分子间的距离r<r0时,分子间作用力表现为斥力,当分子间的距离r>r0时,分子间作用力表现为引力,A错误,B正确;由题图可知,分子间的距离从r0增大到10r0的过程中,分子间作用力先增大,后减小,C错误,D正确。 [针对训练] 1.(多选)下列现象能说明分子间存在引力的是(　　 ) A.磁铁吸引附近的小铁钉 B.打湿了的两张纸很难分开 C.一根铁棒很难被拉长 D.用电焊能把两块铁焊在一起 BCD 解析:磁铁吸引附近的小铁钉是靠磁力,故A错误;两张纸打湿后,水分子填充了两张纸之间的凹凸部分,使水分子与纸的分子距离接近到分子引力作用范围而发生作用,故B正确;一根铁棒很难被拉长,说明分子间存在引力,故C正确;高温状态下,铁块熔化,分子间距缩小,达到分子间引力作用范围,故D正确。 2.两个分子从距离很远到很难再靠近的过程中,下列说法正确的是(　　) A.分子间作用力先增大后减小 B.分子间作用力表现为先是引力后是斥力 C.分子力表现为引力时,它随距离的减小而增大 D.分子力表现为斥力时,它随距离的减小而减小 B 解析:分子间相互作用力F与分子间距离有关,当r=r0时,分子间作用力为零。当r<r0时,分子间的作用力F表现为斥力,并且距离越小,力F越大。当r>r0时,分子间作用力F表现为引力,随r0的增大先增大后减小;当距离r增大到10r0左右时,分子力F一般可以忽略,B正确,A、C、D错误。 二 要点2　内能　分子动理论 18 1.分子势能:　　　 　具有的势能叫作分子势能。  2.内能 (1)定义:物体中所有分子的　　　　　　　和　　 　　的总和。  (2)内能的普遍性:组成任何物体的分子都在做　　　　　 　　　,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　　　　、　　　　等)有关。  梳理 必备知识 自主学习 分子系统 热运动的动能 分子势能 无规则的热运动 温度 体积 3.内能与机械能的区别 内能是大量分子热运动的动能和分子势能的总和,源自分子的 　　　　运动,用　　　　、　　　　等宏观物理量来表征;机械能是物体做　　　　运动的动能与势能的总和,与　　　　无关。  4.分子动理论 (1)内容:物体是由大量分子组成的;分子　　 　　地做无规则运动;分子间存在着引力、斥力。  (2)意义:分子动理论是　　　　的基础,用分子动理论可以解释很多 　　　　和物质的性质。  微观 温度 体积 宏观 温度 永不停息 热力学 热现象 [思考与讨论] 1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比: (1)这两者的平均动能哪个大? (2)1 g 100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,分子势能怎么变化? (3)两者谁的内能大? (4)影响内能的因素有哪些? 提示:(1)一样大。 (2)在1 g 100 ℃的水变成100 ℃水蒸气的过程中,分子间距增大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大。 (3)1 g 100 ℃水蒸气的内能大。 (4)物体所含物质的多少、温度和体积。 1.分子势能随分子间距离的变化 (1)当r>r0时,分子力为引力,若要增大分子间距需要克服引力做功,即分子势能增加。因此在r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而增大。 (2)当r<r0时,分子力为斥力,若要减小分子间距需要克服斥力做功,即分子势能增加。因此在r<r0时,分子势能随分子间距离的减小而增大。 (3)当r=r0时,分子力为零,分子势能最小。 归纳 关键能力 合作探究 2.分子势能的特点 由分子间的相对位置决定,随分子间距离的变化而变化。分子势能是标量,正、负表示的是大小,具体的值与零势能点的选取有关。 3.内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 对应的运 动形式 微观分子的热运动 宏观物体的机械运动 能量常 见形式 分子动能、分子势能 物体的动能、重力势能和弹性势能 能量存在 的原因 由物体内大量分子的热运动和分子间相互位置决定 由于物体做机械运动、被举高或发生形变 项目 内能 机械能 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量、机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)和弹性形变程度 是否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 [典例2]　关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B.当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大 C.产生布朗运动的原因是悬浮在液体或者气体中的微粒永不停息地做无规则运动 D.磁铁可以吸引铁屑,这一事实说明分子间存在引力 B [解析]　组成物质的分子做永不停息的无规则运动,故A错误;当分子间的距离减小时,分子间的引力和斥力都增大,故B正确;布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的,间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动,故C错误;磁铁可以吸引铁屑,并非分子力的作用,故D错误。 [典例3]　关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是(　　) A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加 B.物体温度不变,内能可能变大 C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关 D.把物体举得越高,分子势能越大 B [解析]　物体的速度增大,则物体的动能增大,增加的是物体的机械能,分子动能的变化只与物体的温度有关,故A错误;物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能,分子热运动的平均动能由温度决定,分子势能与物体的体积有关,当发生物态变化时,物体的温度不变,则分子的平均动能不变,但分子势能可能变大,物体的内能可能增大,故B正确;物体的内能由物体的物质的量、温度、物体的体积共同决定,同时会受物态变化的影响,故C错误;分子势能与物体的体积有关,把物体举得越高,增加的是物体的重力势能,故D错误。 [针对训练] 3.关于机械能和内能,下列说法正确的是(　　) A.机械能大的物体,其内能一定很大 B.物体的机械能损失时,内能却可以增加 C.物体的内能损失时,机械能必然减小 D.物体的内能为零时,机械能可以不为零 B 解析:机械能和内能是两种不同形式的能,机械能包括物体的动能、重力势能和弹性势能;而内能是指所有分子动能和分子势能之和,与物体的温度、体积、物质的量及物态有关。机械能大的物体其内能不一定大,机械能损失时,其内能可能增大、不变或减小,故A错误,B正确;物体具有机械能的大小与物体内能的大小无直接关系,物体的内能损失时,机械能可能增大、不变或减小,故C错误;由分子动理论知,物体的内能不可能为零,机械能可以为零也可以不为零,故D错误。 4.(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0,相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近,若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是(　　) A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增大,势能减小 B.在r<r0阶段,F做负功,分子动能减小,势能也减小 C.在r=r0时,分子势能最小,动能为零 D.在r=r0时,分子势能小于零 AD 解析:r0为分子间的平衡位置,在r>r0阶段,分子力表现为引力,相互靠近时F做正功,分子动能增大,势能减小,故A正确;在r<r0阶段,分子力表现为斥力,相互靠近时F做负功,分子动能减小,势能增加,故B错误;由以上分析可知,在r=r0时,分子势能最小,动能最大,故C错误;由于两分子相距无穷远时分子势能为零,在r>r0阶段,相互靠近时F做正功,势能减小,故在r=r0时,分子势能小于零,故D正确。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.气体扩散的快慢与温度无关 B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.分子间存在着引力或斥力 D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:在其他条件不变的情况下,温度越高,气体扩散得越快,A错误;布朗运动是悬浮颗粒的运动,间接反映了液体分子的无规则运动,B错误;分子间存在着引力或斥力,C正确;分子力是分子间引力与斥力的合力,分子间的引力和斥力总是随着分子间距的增大而减小,D错误。 2.“破镜难圆”的原因是(　　) A.玻璃分子间表现为斥力 B.玻璃分子间不存在分子力的作用 C.一块玻璃内部分子间表现为引力,而两块碎玻璃片之间,分子力表现为斥力 D.两块碎玻璃片之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,分子间的相互作用力都可忽略,分子力为零 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:破碎的玻璃放在一起,由于接触面的错落起伏,只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度,因此,总的分子引力非常小,不足以使它们连在一起,故D正确。 3.(多选)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是(　　) A.某种物体的温度为0 ℃,说明该物体中分子的平均动能为零 B.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,内能也一定增大 C.物体的内能变化时,它的温度不一定改变 D.质量相同时,0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:某种物体的温度是0 ℃,分子仍然在做无规则的热运动,物体中分子的平均动能并不为零,故A错误;物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大,还要考虑分子势能的变化,故B错误;物体的内能变化时,可能是分子势能发生变化,它的温度不一定改变,故C正确;冰融化的过程中要吸收热量,所以相等质量的0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大,故D正确。 4.关于温度和内能,下列说法正确的是(　　) A.物体的内能等于物体的势能和动能的总和 B.物体的内能变化时,它的温度一定改变 C.同种物质,温度高的内能肯定比温度低的内能大 D.分子质量不同的物体,如果温度相同,物体分子的平均动能也相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:物体的内能等于所有分子动能和分子势能之和,A错误;物体内能变化时,有可能只是分子势能发生变化,它的温度不一定改变,B错误;同种物质,当温度高的质量小,而温度低的质量大时,低温的物体的内能有可能比温度高的物体内能大,C错误;温度是物体分子平均动能的标志,温度相同,物体分子的平均动能相同,D正确。 5.(多选)如图所示,是分子间作用力与分子间距离的关系,其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系,实线表示分子间作用力F(斥力和引力的合力)与分子间距离r的关系,由图可知下列说法中正确的是(　　) A.分子间距离为r0时,分子间没有相互作用力 B.分子间距离增大时,分子间斥力减小,引力增大 C.分子间距离大于r0时,分子间的引力总是大于斥力 D.分子间距离增大时,分子间作用力可能先减小后增大再减小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:分子间距离为r0时,分子间的斥力和引力相等,对外表现为分子间作用力等于零,但分子间仍有相互作用力,故A错误。分子间距离增大时,分子间斥力和引力都减小,故B错误。分子间距离大于r0时,分子间的引力大于分子间的斥力,对外表现为引力,故C正确。分子间距离小于r0时,分子间作用力表现为斥力,随着分子间距离增大,分子间作用力逐渐减小;分子间距离大于r0时,分子间作用力表现为引力,随着分子间距离增大,分子间作用力先增大后减小,故D正确。 6.分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示,取r趋于无穷大时Ep为零,若甲分子固定在坐标原点O处,乙分子从r3处由静止释放运动到r1的过程中,下列说法正确的是(　　) A.当r=r1时,分子引力与分子斥力大小相等 B.当r=r2时,分子引力大于分子斥力 C.从r3到r2分子力对乙做正功,分子势能减小 D.从r2到r1分子力对乙做负功,分子势能减小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:r2为平衡位置,分子引力等于斥力,B错误;当r=r1时,分子力表现为斥力,分子斥力大于分子引力,A错误;从r3到r2,分子力为引力,分子力对乙做正功,分子势能减小,C正确;从r2到r1,分子力为斥力,分子力对乙做负功,分子势能增大,D错误。 7.如图为两分子靠近过程中的示意图,r0为分子间平衡距离,下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A.分子间距离大于r0时,分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离小于r0且减小时,分子势能在减小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:分子间距离大于r0时,分子间表现为引力,选项A错误;分子从无限远靠近到距离r0处过程中,分子力做正功,则分子势能变小,分子从距离r0处再减小时分子力做负功,分子势能变大,可知分子势能在r0处最小,选项B、D错误,C正确。 8.下列说法正确的是(　　) A.布朗运动就是液体分子的无规则热运动 B.1克100 ℃的水的内能等于1克100 ℃的水蒸气的内能 C.分子间距越小,分子势能越大 D.水蒸气凝结成小水珠过程中,水分子间的引力增大,斥力也增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:布朗运动是液体中固体小颗粒受到液体分子的撞击后的无规则运动,布朗运动反映了液体分子的无规则热运动,布朗运动并不是液体分子的无规则热运动,故A错误;1克100 ℃ 的水需要吸收热量才能变为1克100 ℃的水蒸气,故1克100 ℃的水的内能小于1克100 ℃的水蒸气的内能,故B错误;随着分子间的距离由较大逐渐减小到较小的过程中,分子间的作用力先是表现为引力之后是斥力,分子力先做正功再做负功,分子势能先减小再增大,故C错误;水分子在气态下引力、斥力忽略不计,凝结成液态,分子间距减小,引力和斥力同时增大,故D正确。 [B组　综合强化练] 9.甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均最小且为零 B.当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大而增大 C.当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而减小 D.当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力和分子势能都增加 答案:D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:当分子间距离为r0时,分子力为0,分子势能最小但不为0,所以A错误;当分子间距离r>r0时,由图像可知随分子间距离的增大,分子力先增大后减小,所以B错误;当分子间距离r>r0时,分子力为引力,分子间距离增大时,分子引力做负功,则分子势能随分子间距离的增大而增大,所以C错误;当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力越来越大,分子斥力做负功,则分子势能增加,所以D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化的关系,意在考查学生对该部分知识的了解情况。当r=r0时,分子间作用力F=0,分子势能Ep最小,故选B。 11.(2024·四川达州高二检测)如图所示,甲分子固定于坐标原点,乙分子位于横轴上,甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示,A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置,E为两虚线a、b的交点,现把乙分子从A处由静止释放,则由图像可知(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.虚线a为分子间引力变化图线,交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零 B.乙分子从A到B的运动过程中一直做加速运动 C.实线c为分子势能的变化图线,乙分子到达C点时分子势能最小 D.虚线b为分子间斥力变化图线,表明分子间引力随距离增大而减小 答案:B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,随分子间距离r的减小而增大,但斥力变化得快,故虚线a为分子间斥力变化图线,虚线b为分子间引力变化图线,交点E说明分子间的引力、斥力大小相等,分子力为零,A、D错误;乙分子从A到B的运动过程中,分子力先表现为引力,一直做加速运动,B正确;实线c为分子势能的变化图线,乙分子到达B点时分子势能最小,为负值,C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [C组　培优选做练] 12.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的-x0和x0处由静止释放,如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零,下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.A、B间距离为x1时分子力为零 B.A、B间距离为2(x1-x0)时分子力为零 C.刚释放时A、B系统的分子势能为m D.A、B间分子势能最小值为m-m 答案:D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由题图乙可知,B分子在x0~x1过程中做加速运动,说明开始时两分子间作用力为斥力,在x1处速度最大,加速度为0,即两分子间的作用力为0,根据运动的对称性可知,此时A、B分子间的距离为2x1,故A、B错误;由题图乙可知,两分子运动到无穷远处的速度为v2,在无穷远处的总动能为2×m=m,由题意可知,无穷远处的分子势能为0,则由能量守恒可知,刚释放时A、B系统的分子势能为m,故C错误;由能量守恒可知,当两分子速度最大即动能最大时,分子势能最小,则最小分子势能为Epmin= m-2×m=m-m,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$