1.4 分子间的相互作用力 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

1.4 分子间的相互作用力 ①气体很容易被压缩 气体分子之间存在着很大的间隙 ②水和酒精混合后总体积会减小 液体分子之间存在着间隙 ③压在一起的铅块和金块 固体分子之间也存在着间隙 结论1：分子间存在着间隙。 金块 铅块 分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体。 用力拉伸物体，物体内要产生反抗拉伸的弹力。 把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起，基至下面吊一个重物也不能把它们拉开 结论2：分子间存在着引力。 固体有一定的形状 固体和液体的体积很难被压缩 总结： 分子间的作用力：分子间同时存在着引力和斥力。 结论3:分子间存在着斥力。 一、分子间存在相互作用力 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). 2.分子间存在相互作用的斥力(如：固体和液体很难被压缩). 3.深入的研究表明，两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力为两者的合力. （一）引起分子间相互作用力的原因 我们知道，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。两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力的总体体现。 而库仑力的大小与电荷间距有关，显然，分子间作用力跟分子间的距离有关。 + 原子A所受引力：A原子核与B电子、 A电子与B原子核间的引力。 原子A所受斥力：A原子核与B原子核、A电子与B电子间的斥力。 原子A 原子B + 　　分子之间同时存在引力和斥力的作用，当引力大于斥力时，分子间作用力表现为引力，当引力小于斥力时，分子间作用力表现为斥力。 （二）分子间为什么有时表现为引力，有时又表现为斥力？ F F斥 F引 0 r 纵轴表示分子间的作用力 正值表示F斥 横轴表示分子间的距离 负值表示F引 二、分子间作用力与距离的关系 A B 排斥力 吸引力 A B 排斥力 吸引力 A B 排斥力 吸引力 A B A B 排斥力 吸引力 A B A B 排斥力 吸引力 在图像中描出代表 、 、 处合力的点。 作一作：尝试取不同r值，作出代表合力 的点，并连成平滑曲线。 A B 1.分子间引力和斥力同时存在，分子间引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，但变化快慢不同。 F 0 r 纵轴表示分子间的作用力 正值表示F斥 横轴表示分子间的距离 负值表示F引 r0 F斥 F引 分子间作用力是带正电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。 2.当r =r0 时，F引＝F斥，分子力F分＝0，处于平衡状态。 当r＞r0时，随r 的增加，F引、F斥都减小，F斥＜F引，分子力（表现为引力）先增大后减小。 当r＜r0时，随 r 的减小，F引、F斥都增大，F斥＞F引，分子力（表现为斥力）增大。 当r＞10r0时，分子力等于0。 F o r r0 弹簧对两小球的作用力 （1）当r＝r0时，分子间的作用力F为零，这个位置称为平衡位置； （2）当r < r0时，分子间的作用力F表现为斥力； （3）当r > r0时，分子间的作用力F表现为引力。 分子间作用力与分子间距离的关系 (r0的数量级为10-10m) 3.类比推理，理解分子间的相互作用 17 气体压缩越来越困难是因为分子间存在斥力吗？ 不是。因为没有液化之前，气体分子间距大于r0。 把一块洗净的玻璃板吊在细线的下端,使玻璃板水平地接触水面(如图).如果你想使玻璃离开水面,必须用比玻璃板重量大的力向上拉细线.动手试一试,并解释为什么? 玻璃板离开水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂． 水分子发生分裂时，由于玻璃分子和水分子、水分子之间存在引力，外力要要克服这些分子引力，造成外界拉力大于玻璃板的重力． 两块纯净的铅稍用压力就能合在一起；而打碎的玻璃用再大的力也不能合在一起？ 　　铅块切口很平时，稍用压力就能使两断面分子间距达到吸引力作用的距离，从而使两段铅块重新结合在起来； 　　玻璃断面凹凸不平，即使用再大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离，则不能重新接合。 1.分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能。 地面上的物体，由于与地球相互作用 发生弹性形变的弹簧，相互作用 分子间相互作用 三、分子势能 弹性势能 重力势能 分子势能 2.分子势能与分子间距离的关系 构建模型： 设空间存在两个不受外界影响的分子，两个分子相距无穷远，让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。 A B r0 0势能点 定性分析分子力做功情况以及功能关系： ①当r>r0时，分子力为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子力做正功。分子动能增加，分子势能Ep减少。 ②当r<r0时，分子力为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子力做负功。分子动能减少，分子势能Ep增加。 ①当r>r0时，r不断减小，分子力做负功越来越多，分子势能越来越小。 ③当r<r0时，r不断减小，分子力做正功越来越多，分子势能越来越大。 ②当r＝r0时，分子势能最小。 物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变。 可见，分子势能与物体的体积有关。 3.决定分子势能的因素 （1）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。 四、内能 一切分子都在永不停息地做无规则的热运动，物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，称为物体的热力学能，也称物体的内能. 2.决定物体内能的因素： （1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。 （2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。 1.任何物体都具有内能： 一切物体都是由分子组成 所有分子都在永不停息地做无规则热运动 分子存在相互作用力 3.物态变化对内能也会有影响：一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水沸腾变为水蒸气时温度不变。但此过程中分子的平均动能不变，但由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化。 温度越高 分子的无规则运动越激烈 分子的动能越大 组成物体的所有分子的动能总和增加 物体的内能也就增加 温度越高 分子的无规则运动越激烈 分子的动能越大 4.内能和温度的关系 结论：同一个物体温度越高时内能越大。 分子动能 分子势能 内能 定义 分子无规则运动的动能 分子间有作用力，由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 影响因素 微观 分子热运动的剧烈程度 分子距离 分子热运动剧烈程度 分子距离 分子个数 宏观 温度 体积 温度 体积 质量 5.物体的内能跟机械能的区别 内能 机械能 对应的运动形式 常见的能量形式 影响因素 大小 联系 物质的量、物体的温度和体积及物态 永远不等于零 微观分子热运动 分子动能、分子势能 在一定条件下可以相互转化 一定条件下可以等于零 物体的机械运动的速度、相对于零势能面的高度或弹性形变量 物体动能、重力势能或弹性势能 宏观物体机械运动 五、分子动理论 物质是由大量分子组成的 1 分子永不停息地做无规则的运动 2 分子之间存在着引力、斥力 3 以上就是物质结构的基本图像.在热学研究中常常以这样的基本图像为出发点，把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现.这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论. 热学 热现象的宏观理论——研究热现象一般规律，不涉及热现象微观解释(热力学) 物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动有一定的规律. 统计规律 热现象的微观理论——从分子动理论的角度来研究宏观热现象的规律(统计物理学) 1、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(　　) 解 ：分子间作用力f 的特点是：r<r0时，f 为斥力；r＝r0时，f＝0；r>r0时，f 为引力。分子势能Ep的特点是：r＝r0时，Ep最小。因此只有B项正确。 B 课堂检测 2、1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是（ ） A.分子的平均动能与分子的总动能都相同 B.分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C.内能相同 D.1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能 AD $