10.2 分子的运动 分子间的相互作用力 教学案-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册

第十章分子动理论 第二节分子的运动 分子间的相互作用力 知识点03 分子的运动 1.扩散现象 (1)定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。 (2)固体、液体、气体以及相互之间都会扩散。 (3)温度越高扩散越快。浓度大处向浓度小处扩散，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。 (4)扩散现象表明： ①一切物质的分子都在不停地做无规则的运动； ②组成物质的分子间有间隙。 2.布朗运动 (1)布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规则运动。 它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。 问题：1.图中折线是否为炭粒的运动径迹？ 2.是否为水分子的运动径迹？ 3.能否预测炭粒下一时刻的位置？ 注意：上图是实验得出的每隔一定时间微粒所处位置的连线，不是固体微粒的运动轨迹。 (2)产生原因：悬浮在液体中的微粒质量很小，在某一瞬间液体分子对微粒撞击力的不平衡导致。 简言之：液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。 (3)影响布朗运动激烈程度的因素：固体微粒的大小和液体的温度。 a.微粒越小，液体分子对它碰撞的不均匀性越明显；惯性越小，运动状态容易改变，所以运动越激烈； b.液体的温度越高，分子运动越不规则，对微粒碰撞的不均匀性越强，布朗运动越激烈。 (4)意义：间接地反映液体或气体分子运动的无规则性。 做布朗运动的是微粒，不是液体分子，但它反映了液体分子永不停息地做无规则运动。 气体中的气溶胶、PM2.5也在做布朗运动，很难沉降到地面（如果是机械运动就是落地地面）。 3.热运动 分子在做永不停息的无规则运动叫做热运动。温度越高，分子的热运动越激烈。 例1. 关于布朗运动，说法正确的是（　　） A．花粉颗粒越大，布朗运动进行得越激烈 B．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动 C．布朗运动指的是花粉颗粒内的花粉分子的运动 D．布朗运动的无规则性能反映液体分子运动的无规则性 【变式训练1】（23-24高二下·上海·课后作业）悬浮水中的花瓣颗粒的布朗运动说明了（　　） A．分子之间有引力 B．花瓣颗粒的无规则运动 C．分子之间有斥力 D．水分子的无规则运动 知识点04 分子间的相互作用 1.分子间有空隙 (1)气体：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。 (2)液体：水和酒精混合后总体积变小，说明液体分子之间存在着空隙。 (3)固体：压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方内部，说明固体分子之间存在着空隙。 2.分子力 (1)分子间存在相互作用的引力（如：压紧的铅块结合在一起，它们不易被拉开） 注意：吸在玻璃上的塑料挂钩是因为大气压强，不能说明分子间引力。 (2)分子间存在相互作用的斥力（如：固体和液体很难被压缩） 注意：压缩气体也需要力，是因为气体有压强，不说明分子间存在斥力作用。 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引力和斥力的合力。 当距离较远时，引力较大，所以表现为引力；当距离较近时，斥力较大，所以表现为斥力。 3.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的位置，引力与斥力大小相等，合力为零，r0数量级为10－10 m。 (2)分子间引力和斥力的变化：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)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型 F随r的变化关系图像 分子间距离 分子力 分子力模型 r＝r0 零 r<r0 表现为斥力，且分子力随分子间距的增大而减小 r>r0 表现为引力，且分子力随分子间距的增大，先增大后减小 (4) 当r＞10r0时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F为零（如理想气体）。 例1. 分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力f随分子间距离r的变化图像（斥力以正值表示，引力以负值表示）。将两分子从相距r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，从r=r2到r=r1，分子间引力在 （选填“增大”或“减小”），斥力在 （选填“增大”或“减小”）；从r=r2到r=r0，分子间的作用力做 （选填“正”或“负”）功。 【变式训练1】（22-23高二下·上海杨浦·期中）甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图像如图中曲线所示，为斥力，为引力。a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则（    ） A．乙分子从a到c一直加速 B．乙分子从a到b加速，从b到c减速 C．乙分子从a到c过程中，分子间的力先做正功后做负功 D．乙分子从a到c过程中，在b点动量最大 5.分子力做功和势能 分子力做功特点：和路径无关，因此分子在特定的位置，存在分子势能。（类比重力势能） (1)当r＞r0，r增大，分子力为引力，分子力做负功，分子势能增加。 (2)当r＜r0，r减小，分子力为斥力，分子力做负功，分子势能增加。 (3)当r=r0，势能最小，动能最大，速度最大。 (4)分子力做功，分子的动能和势能守恒，取无穷远处为势能零点，则Ep-r图像如下： 6. 分子动理论的基本观点 (1)物体是由大量分子组成。 (2)分子在做永不停息的无规则热运动。 (3)分子间存在着相互作用的引力和斥力。 7.物质状态： 物质在三种常见状态下具有不同的物理性质，其原因是分子间距离决定了分子间作用力的大小。 分子间作用力：固＞液＞气 分子间距离：气＞液＞固 例1. （22-23高二下·上海杨浦·期末）如图，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的处，、、为r轴上的三个特殊位置，甲、乙两分子间的作用力F和分子势能随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，现把乙分子从处由静止释放，下列说法正确的是（　　） A．乙分子从到的过程中，分子势能先减小后增大 B．当分子间距离时，甲、乙分子间作用力F为引力 C．乙分子从到的过程中，加速度a先减小后增大 D．虚线为图线，实线为图线 【变式训练1】 设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置处，现在使乙分子由静止开始只在分子间作用力的作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动，则( ) A.乙分子的加速度先减小后增大 B.乙分子到达r0处时速度最大 C.分子间作用力对乙一直做正功，分子势能减小 D.乙分子一定在0.5r0~10r0之间振动 1 学科网（北京）股份有限公司 $