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第十三章 内能
航天员王正午在匙空中向水球内注入一也红色夜体后．红色夜体在水球内慢慢散开是为什么呢
水球能”沾”在铁丝圈上，叉是为什么呢
庄暖水瓶里倒开水，未倒满就把瓶塞塞上，有时瓶塞会被弹起来。推动瓶塞弹起的能量来自哪里呢
这个过程中能量是如何转化的
沙漠地区彼问最低气温为5℃，白天最高气温为38℃。为什么沙漠地区昼夜温差这么大
同一纬度的涪海地区，昼夜温差有这么大吗
第1节分子热运动
基础知识·细解读
知识点一 物质的构成
1.物质的构成
常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。
2.分子的大小
分子很小，它的直径的数量级约为10-10m，分子的体积也非常小，用肉眼和光学显微镜无法看到分子，只能靠电子显微镜才能观察到(如图所示)。
【例1】对于飘浮在空气中的尘埃，下列说法正确的是 ( )
A．它和一个原子的大小差不多 B．它包含几个分子
C．它的大小有几纳米 D．它由许多分子组成
解析：纳米(nm)是一个很小的长度单位，通常用来量度微观粒子，1 m一10-9m；分子直径的数量级约为10-10m，人眼是看不见的；空气中的尘埃其实是由许多个分子构成的小颗粒。
答案：D
核心素养点拨
物理观念——物质观念
“物质观念”是从物理学视角形成的关于物质的基本认识。物质是由分子、原子等微观粒子构成的，构成物质的微观粒子非常小。
体积为1 cm3的空气中大约有2．7×1019个分子。一个数数很快的人，假设他每秒钟数8个，他要不停地数1 000亿年才能数完!
肉眼或光学显微镜能看到的，都不是分子。
知识点二 分子热运动【重点+难点】
探究气体、液体、固体分子的运动
实验设计 操作和现象 解释
在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，中间用一块玻璃板隔开，抽掉玻璃板后，过段时间，两瓶气体混合在一起，颜色变得均匀 空气中的分子和二氧化氮气体分子互相进入对方。同时说明，分子间有问隙
在量简里装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜的水溶液。静置几天后，发现硫酸铜溶液和水的界面变得模糊不清。最后，颜色变得均匀 硫酸铜进入上层的水中。同时说明，分子间存在间隙
把磨得很光滑的铅块和金块紧压在一起，在室温下放置5年后再把它们切开，铅块和金块表面接触的地方彼此进入对方约l mm深 金分子、铅分子均做无规则运动，彼此进入对方。同时说明，分子间存在间隙
探究结论：
(1)分子问有间隙；
(2)气体、液体和固体中的分子都在永不停息地做无规则运动。
2.扩散
(1)定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
(2)扩散现象说明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动；物质的分子间存在间隙。
(3)理解
①扩散现象一般发生在互相接触的不同的物质之间，没有接触的物质之间不能发生扩散现象；
②扩散现象中两种物质彼此都进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质；
③气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。
核心素养点拨
物理观念
物理学科核心素养中“物理观念”是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。
诗句“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”反映了有花香味的分子的运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈。
3.分子热运动
(1)实验探究
实验设计 现象 现象分析
如图所示，两个相同的杯子，分别装入等量的冷水和热水，并滴入一滴红墨水 热水杯乙中的水很快变红了 红墨水在热水中扩散得快，说明在热水中分子运动快
冷水杯甲中的水又过了一段时间才变红 红墨水在冷水中扩散得慢，说明在冷水中分子运动慢
探究结论：分子运动的快慢跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。
分子的热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。分子运动越剧烈，物体的温度越高。
分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。
4.分子热运动和机械运动的比较
分类 机械运动 分子热运动
研究对象 宏观物体 大量分子
运动规律 有规律可循 单个分子的运动无规律可循
运动情况 静止或运动 运动永不停息
是否肉眼可见 一般肉眼可直接观察 肉眼不能直接观察
【例2】下列现象中，能说明分子在不停地做无规则运动的是 ( )
A．冬天，雪花纷飞 B．八月，桂花飘香
C．扫地时，灰尘飞舞 D．擦黑板时，粉笔灰飘落
解析：雪花纷飞、灰尘飞舞、粉笔灰飘落，都是宏观物体的机械运动，不是分子的运动，故A、C、D不符合题意；有花香味的分子不停地做无规则运动，人们就闻到了花的香味，故B符合题意。
答案：B
关键一点：用肉眼能看到的物体的运动均不是分子热运动。
知识点三 分子间的作用力【难点】
1.实验探究
2. 分子间引力和斥力的作用规律
分子间既有引力又有斥力，二者的合力的作用效果就像连着两个小球的弹簧弹力一样(如图所示)。
具体作用规律如下：
分子间距离的关系 分子间作用力的规律 作用效果
分子间距离等于平衡距离 引力等于斥力，分子间作用力为零 相当于弹簧自然伸长
分子间距离小于平衡距离 引力小于斥力，分子间作用力表现为斥力 相当于弹簧被压缩
分子间距离大于平衡距离 引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力 相当于弹簧被拉伸
分子间距离很大时 分子间的作用力十分微弱 相当于弹簧被拉断
物理脱口秀
分子作用力口诀
分子之间作用力，
引力斥力分彼此。
引力斥力同存在，
和谐共处皆欢喜。
核心素养点拨
科学思维——模型建构
物理学科核心素养中“科学思维”是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程。分子之间既有引力又有斥力，二者的合力类似于弹簧的弹力，但分子间的作用力不直观，我们不能直接判断分子间的作用力，所以可以通过建构弹簧模型来帮助我们理解分子之间的作用力。
分子间距小时，分子力表现为斥力；分子间距大时，分子力表现为引力。
3.分子间引力和斥力引起的现象
(1)分子引力对应的现象：很多物体有形状，而不是散开的；分离物体需要用力；两滴水能合并为一滴水；露珠呈球形等。
(2)分子斥力对应的现象：固体、液体很难被压缩。
【例3】(湖南株洲中考)将很干净的玻璃板挂在弹簧测力计下，使玻璃板水平接触水面，如图甲所示。然后稍稍用力向上拉动玻璃板，玻璃板并未与水面分离，却发现其边缘处的水面稍微向上弯曲，如图乙所示，这是因为 ，此时弹簧测力计示数 (选填“大于”“等于”或“小于”)玻璃板自身重力。
解析：当玻璃板和水接触时，水分子和玻璃分子之间的相互作用表现为引力；当向上拉玻璃板时，弹簧测力计的示数等于玻璃板的重力加上分子间的引力，因此弹簧测力计的示数大于玻璃板自身的重力。
答案：分子之间存在相互作用的引力 大于
分子间的作用力是中考的热点，学习时只要理解分子间的作用力与分子距离之间的关系，它就是小菜一碟!
提醒
分子间的引力和斥力总是同时存在，不可能只有引力没有斥力或只有斥力没有引力，分子间所表现出的引力或斥力，其实是二者的共同作用效果。
知识点四 物质的三种状态
1.物质三种状态的对比
状态及 模型图 分子间 距离 分子间 作用力 分在运动状况 宏观特征
固态 很小 很大 只能在平衡位置附近做无规则震动 有一定的体积和形状，无流动性
液态 比固体 的稍大 较大 既可以在一个位置附近振动，又可以移动位置 有一定的体积，无固定的形状，有流动性
气态 很大 十分微弱，可忽落不计 无规则运动 无固定的体积和形状，有流动性
2.分子动理论的内容
巧学巧记
物质在三种状态下分子的特点
固体分子排列规则，就像上课时的同学们。
液体分子可以在一定范围内移动，就像课间教室中的同学。
气体分子极度散乱，就像操场上自由奔跑的同学。
【例4】如图所示的三幅图中，能形象地描述气态物质分子的运动特点的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.甲和乙
解析：气体分子极度散乱，分子间距离很大，作用力几乎为0，可以自由运动，宏观上没有固定的体积和形状，具有流动性。据此判断应是图丙。
答案：C
常考题型·巧突破
题型一 常见的扩散现象及其影响因素
角度1 常见的扩散现象
【例1】(四川巴中中考)下列现象中，能用来说明分子在不停地做无规则运动的是 ( )
A．玉兰花开，闻到阵阵花香
B．扫地时的尘土飞扬
C．车刀在砂轮的高速摩擦下溅出火花
D．羊群在草原上奔跑
解析：玉兰花开，闻到阵阵花香，是有香气的分子的无规则运动，A正确；扫地时尘土飞扬，属于固体小颗粒的运动，是机械运动，B错误；车刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花，是脱落的炽热微粒在运动，是机械运动，C错误；羊群在草原上奔跑，是宏观物体的机械运动，D错误。
答案：A
角度2扩散现象与温度的关系
【例2】分别在冷水和热水中同时注人一滴红墨水，5 s后的现象如图所示，该现象说明 ( )
A．只有热水的分子在做热运动
B．分子热运动与温度无关
C．扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生
D．温度越高，分子运动越剧烈
解析：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，扩散现象是分子运动的结果，不仅气体之间、液体之间会发生扩散现象，固体之间也会发生扩散现象，A、C不符合题意。同样的时间内，热水的颜色更均匀，说明热水中分子扩散得更快，也就是分子热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，B不符合题意，D符合题意。
答案：D
针对训练．
1．下列描述能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A．柳枝摇曳
B．荷花飘香
C．树叶纷飞
D．瑞雪飘飘
2．下列现象能说明分子运动快慢跟温度有关的是 ( )
A．打开一盒香皂，很快就会闻到香味
B．空气容易被压缩
C．湿衣服在炎热的夏天比在阴冷的冬天更容易干
D．两块用水刚洗干净的平玻璃板紧压在一起不易分开
3．用如图所示的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是 (选填“上”或“下”)瓶。扩散现象说明气体分子 。若实验温度分别为①O℃，②4℃，③20℃，④30℃，则在 (填序号)温度下气体扩散最快。
规律总结
注意两点，轻松解决扩散现象判断题
(1)区分分子与宏观物体。分子很小，用肉眼和光学显微镜都观察不到，注意分析题目中的主体是不是运动的分子。
(2)单个分子的运动无规律可循，宏观物体的运动受到外力影响。
题型二 用分子动理论解释现象
【例3】(江苏镇江中考)下列现象不能用分子动理论解释的是 ( )
A．海绵很容易被压缩
B．湿衣服在阳光下逐渐晒干
C．春天，校园里花香扑鼻
D．酒精和水混合后总体积变小
解析：海绵很容易被压缩，是由于海绵受力时形状发生改变，与分子动理论无关，A符合题意；湿衣服在阳光下晾晒时，由于温度较高，衣服上的水分子运动速度加快，所以衣服逐渐变干，与分子动理论有关，B不符合题意；校园里花香扑鼻，是有花香味的分子扩散到空气中的结果，与分子动理论有关，c不符合题意；分子之间存在间隙，所以酒精和水混合后总体积变小，与分子动理论有关，D不符合题意。
答案：A
针对训练
4．四溢的花香引来了长喙天蛾，该现象主要说明 ( )
A．分子是不断运动的
B．分子是由原子构成的
C．分子间有引力和斥力
D．分子具有一定的质量
规律总结
注意对应关系，做到准确分析
在运用分子动理论解释相关现象或实例时，要注意将分子动理论的具体内容与相关的现象或实例对应起来，然后运用相关知识进行准确分析。
易误易混·精辨析
易错点：误认为分子间的引力与斥力不能同时存在
【例题】铜丝不易被拉断，而面条一拉就断，这是因为 ( )
A．面条分子间没有引力，铜丝分子问有引力
B．面条分子间有斥力，铜丝分子间没有斥力
C．面条的分子间有间隙
D. 面条、铜丝分子间都有引力和斥力，面条分子间的引力小于铜丝分子间的引力
正解 物体不易被拉断，表明分子间有引力。一根面条容易拉断，一根铜丝不容易拉断，说明面条分子间的引力比铜丝分子间的引力小，C错误，D正确；分子间既有引力也有斥力，引力和斥力同时存在，A、B错误。
答案D
【防错妙招】错选A或B的原因是不清楚分子问同时存在相互作用的引力和斥力，误认为分子间存在引(斥)力时，就不存在斥(引)力。实际上构成物质的分子间同时存在引力和斥力，表现为引力还是斥力，由分子间距离决定。
高效训练·速提能
【基础必做】
1.刚装修过的房间会闻到很重的油漆昧，这现象表明了 ( )
A．分子由原子构成
B．分子间有空隙
c．分子在永不停息地运动
D．分子间有阻力
2. (湖北宜昌中考)下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是 ( )
A．碟中的酒精蒸发后变少
B．建筑工地上尘土飞扬
C．空气中细颗粒物(俗称“PM2．5”)超标形成雾霾
D．两个干净的铅块粘在一起
3.(江苏淮安中考)酒精和水充分混合后，其总体积 (选填“大于”“小于”或“等于”)混合前的总体积，此现象说明组成物质的分子问有 。
(1)图甲所示的实验现象说明 ；
(2)图乙所示的实验现象说明 ；
(3)图丙所示的实验现象说明 。
【能力锤炼】
(广东广州中考)下面的示意图形象地反映了物质的气、液、固三态分子排列的特点，下列说法正确的是 ( )
A．甲是气态 B．乙是气态
C．丙是气态 D．甲是固态
6.(山东枣庄中考)下列关于分子的说法正确的是 ( )
A．所有物质的分子都是规则排列的
B．O℃时，所有物质的分子都停止了运动
C．分子之间的引力与斥力是同时存在的
D．固体的分子之间只有引力，没有斥力
7.(云南中考)起重机工作时，钢丝绳未被拉断，是因为组成钢丝绳的物质分子间存在 ；空气流动会形成风，这 (选填“属于”或“不属于”)扩散现象。
8.在长期堆放煤的地方，地面和墙角都会染上一层黑色，用力刮去一层墙的表皮，可以看到里面还有黑色，这说明 ；两滴水银靠近时，能自动结合成一滴较大的水银，这一事实说明分子间存在着 ；“破镜不能重圆”，是因为破镜接触处绝大多数分子距离 (选填“较大”或“较小”)，分子间作用力 (选填“较大”或“较小”)。
【素养提升】
9．1827年，布朗把花粉放入水中，然后放在光学显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的状况，这就是著名的布朗运动。
(1)布朗运动中花粉颗粒的运动是 运动。
A．分子 B．原子 C．物体
(2)分子很小，看不见摸不着，但正如布朗运动一样，我们可以通过一些直接感知的现象，经过合理的推测来认识。下列推测既合理又符合事实的是 。
A．现象：压缩密闭在注射器内的空气感觉越推越吃力；
推测：分子之间只有斥力没有引力
B．现象：磁铁吸住了很多铁屑；
推测：分子间有引力作用
C．现象：将墨水滴入水中，可以看到墨水在沿途拉成一长串墨迹；
推测：分子在永不停息地运动
(3)小明将烧杯放在酒精灯上加热，加热过程中发现水中的花粉颗粒的运动加剧并上下翻滚，于是小明推理得出：温度越高，分子的运动越剧烈。你认为小明得出的结论 (选填“可靠”或“不可靠”)，原因是加热过程中水的对流加快了花粉的运动。
(4)①从微观上看，蒸发就是由分子的无规则运动带来的。由于分子的无规则运动和相互碰撞，在任何时刻总有一些分子具有的动能很大。这些动能大的分子，如处于液面附近，其动能大于飞出时克服液体内分子间的 (选填“引力”或“斥力”)所做的功时，这些分子就能脱离液面而向外飞出，变成这种物质的气态形式，飞出去的分子在和其他分子碰撞后，有可能再回到液面上或进入液体内部。如果同时间内飞出的分子数多于飞回的分子数，液体就在蒸发。这就是蒸发现象。如果飞出去的分子数等于飞回来的分子数，则达到一种动态平衡。
②暴露在空气中的水蒸发越快，表明空气越 (选填“干燥’域“潮湿”)。
③根据上面提供的信息推断，当蒸发已经达到动态平衡后，继续升高水温，那么水
将 (选填“继续”或“不再”)蒸发，原因是
。
第1节分子热运动
常考题型·巧突破
1．B解析：柳枝摇曳、树叶纷飞、瑞雪飘飘，均是宏观物体的机械运动，不是分子的运动，故A、C、D不符合题意；荷花飘香，是有花香味的分子不停地做无规则运动的结果，分子运动到空气中，人们就闻到
了荷花的香味，故B符合题意。
2．C解析：打开一盒香皂，很快就会闻到香味，说明了分子在不停地做无规则运动，故A不符合题意；空气容易被压缩，说明了分子问有空隙，故B不符合题意；湿衣服在炎热的夏天比在阴冷的冬天更容易干，因为夏天温度高，分子运动快，说明分子运动快慢跟温度有关，故C符合题意；两块用水刚洗干净的平玻璃板紧压在一起不易分开，说明分子问存在引力，故D不符合题意。
3．下 在不停地做无规则运动 ④
解析：二氧化氮气体的颜色是红棕色，密度比空气大，若将其放在上面，会因其密度较大而下沉并与空气混合，产生和扩散类似的结果，为防止密度关系对实验结果造成干扰，必须将二氧化氮放在下面的瓶子中。将两个瓶口对在一起，因为分子在不停地做无规则运动，所以二氧化氮气体分子会向空气中运动，所以下面瓶内的气体颜色会变淡，上面瓶内的气体颜色会变成红棕色，而且温度越高，变化越快。
4．A解析：四溢的花香引来长喙天蛾，是由于有花香味的分子在不停地做无规则运动，扩散到空气中，长喙天蛾闻到花香飞来，故选A。
高效训练·速提能
1.C解析：刚装修过的房间会闻到很重的油漆味，是油漆中的分子在不停地运动，运动到了待在房间里人的鼻子中的缘故。这说明分子在永不停息地运动，故选C。
2．A解析：碟子中的酒精蒸发后变少，是酒精分子运动的结果，A符合题意；尘土飞扬，是固体颗粒的运动，不属于分子运动，B不符合题意；空气中细颗粒物超标形成雾霾，不属于分子运动，C不符合题意；两个干净的铅块粘在一起，说明分子间有引力，D不符合题意。
3．小于 间隙 解析：酒精和水都是由分子构成的物质，它们的分子之间都存在一定的间隙。酒精和水混合后，两物质不发生化学反应，两种物质的分子进入彼此的分子间隙，所以总体积会小于二者的体积之和。
4．(1)分子不停地做无规则运动 (2)分子间存在引力 (3)温度越高，分子运动越剧烈
解析：(1)抽出玻璃板后，二氧化氮气体进入上面的空气瓶中，说明分子在不停地做无规则运动；(2)两铅块紧密接触后很难分开，说明了分子间存在引力；(3)墨水在热水中比在冷水中扩散得快，说明温度越高，分子运动越剧烈。
5．C解析：液体分子除了在某一位置附近振动以外，还可移到另一位置附近振动，因此液体具有流动性，而不能保持一定的形状，甲图反映液体分子排列特点，A、D错误；固体有一定的体积和形状，乙图反映固体分子排列特点，B错误；气体分子能充满整个空间，因此气体不能保持一定的体积和形状，丙图反映气体分子排列特点，C正确。
6．C解析：固体中晶体的分子是规则排列的，气体和液体的分子是不规则排列的，故A错误；分子在永不停息地做无规则运动，在O℃时，所有物质的分子仍然在做无规则运动，故B错误；任何物质的分子之间都同时存在着相互作用的引力和斥力，故C正确，D错误。
7．引力 不属于 解析：起重机工作时，钢丝绳未被拉断，是因为组成钢丝绳的物质分子间存在引力；尽管空气是看不见的，但它的运动是宏观的机械运动，不是分子的运动，因此风的形成不是扩散现象。
8．分子在不停地运动(固体也能扩散) 引力 较大 较小 解析：刮去一层墙的表皮，可以看到墙的里面还有黑色，这是煤分子运动到墙里面的结果，属于扩散现象，说明分子是不停地运动的；两滴水银靠近时能自动结合成一滴较大的水银，这说明分子间存在着相互作用的引力；分子间作用力的大小与分子间的距离有关，破镜接触处绝大多数分子距离较大，此时分子间作用力就非常小了。
9．(1)C (2)C (3)不可靠 (4)①引力 ②干燥③继续 温度越高，分子运动越剧烈，从水面出来的水分子变多，多于回到水中的水分子
解析：(1)花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，是物体在运动，因为分子太小，用光学显微镜根本无法看到。(2)注射器内的空气越推越吃力，是因为注射器内的气压越来越大，不能证明分子之间只有斥力没有引力，故A错误；磁铁吸住了很多铁屑，是磁铁具有磁性的表现，不属于分子间的引力作用，故B错误；墨水滴入水中，可以看到沿途拉成一长串墨迹，等一会儿整杯水会变黑，是墨水扩散到水中了，故C正确。(3)水在被加热过程中，发生对流，带动花粉颗粒一起运动，所以从花粉运动剧烈不能得出温度升高，分子运动加快的结论，故结论是不可靠的。(4)①由于分子的无规则运动和相互碰撞，部分动能大的分子，如处于液面附近，其动能大于飞出时克服液体内分子间的引力所做的功时，这些分子就能脱离液面而向外飞出；②空气越干燥，液体蒸发越快；③当蒸发已经达到动态平衡后，继续升高水温，那么水将继续蒸发，因为温度越高，分子运动越剧烈，从水面出来的水分子变多，多于回到水中的水分子。
第1节分子热运动
教材第6页【动手动脑学物理】
1．查找课外资料可知，2 500万个分子排起来的长度约为1 cm，则边长为1 cm的正方形中有6.25×1014个分子。全球人口按70亿算，则边长为1 cm的正方形中的分子个数大约是全球人口的9万倍。
2．有用的例子：炒菜时放人的盐能很快扩散到菜中。有害的例子：煤气扩散到空气中会引起煤气中毒。
3．热水更甜。因为热水温度高，糖溶解扩散快。
4．弹簧测力计的示数变大。这是因为玻璃板与水的接触面之间存在分子引力作用，从而使测力计受到的向下的拉力增大。
5.
物态 微观特性 宏观特性
分子间距离 分子间 作用力 有无固 定形状 有无固 定体积
固态 较小 有 有
液态 无 有
气态 较小 无 无

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