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第十章 从粒子到宇宙
第1节 走进分子世界
自古以来，人们一直在思考物质结构的问题。从外表看，各种形态的物质似乎都是连续的，凭肉眼无法看到它们内部的微小结构，这给人们探索物质结构带来了困难。科学家通常是根据观察到的现象，提出有关物质结构模型的猜想，再收集证据来检验自己的猜想，试图弄清物质的内部结构。
新知引入
1.知道物质是由分子构成。
2.知道一切物质的分子都在永无停息地做无规则运动。
4.知道分子之间存在着相互的作用力。
3.知道扩散现象、并能用分子运动的观点进行解释。
学习目标
【做一做】
（1）用铅笔在纸上画一条线，再用低倍显微镜观察，如图所示，你看到了什么？
活动1. 用模型解释现象
显微镜下的铅笔笔迹
现象：铅笔形成的笔迹是由许多并不连续的碳粒组成的。
表明：物质是由微粒组成的。
新知学习
知识点一：分子间有空隙
（2）如图所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满。封闭管口，将玻璃管反复翻转，使酒精和水充分混合，观察混合前后水和酒精总体积的变化。
酒精与水混合
现象：水与酒精混合后的总体积小于混合前的体积之和。
表明：组成物质的微粒之间有空隙。
【议一议】设有如下关于物质微观结构的三种模型。你认为，哪种模型能够解释上述活动中看到的现象？
你选择哪个模型可以解释上述活动中看到的现象？
模型1
物质是由微粒组成的，各个微粒紧靠在一起，形成了我们所看到的连续体.
模型2
固体是由微粒组成的，液体是连成一片的.
模型3
物质是由微粒组成的，微粒之间有空隙。
科学家发现，物质是可分的，许多现象都能用物质的微粒模型来解释。他们还发现，物质被分到一定程度后，就不再保持其原有的性质了。
模型3可以解释上述活动中看到的现象。
结论：物质是由微粒组成的，微粒之间有空隙.
2. 分子
科学家把能保持物质化学性质的最小微粒称为分子。
水是由水分子组成的
氧气是由氧分子组成的
随着科学技术的进步，人们发明了探测微观世界的工具，如各种显微镜，并用它们收集更多的证据，检验科学家提出的猜想。
例如，通过光学显微镜可以看到微小的细胞，如图所示；1993年，科学家利用扫描隧道显微镜移动铁原子，拼出了两个汉字，如图所示。
光学显微镜下
的微小细胞
铁原子拼出的汉字
（2）常见的物质是由大量的分子组成的，分子间有空隙。
（3）一些分子大小的实例
①水分子的直径约4×10-10m；氢气分子的直径约2.3×10-10m.
②28g金可以拉伸为65km长的极细金丝，而金丝的直径仍比金分子的直径大得多.
③2500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm.
分子很小，若把分子看成一个球体，则分子直径的数量级为10-10m.
（1）如图5 所示，在两个容器中分别倒入醋和酱油，你能通过嗅气味的方法来鉴别它们吗？
（2）如图6 所示，将一滴红墨水滴入水中，观察红墨水在水中散开的现象。
（3）如图 7 所示，将铅片和金片压紧后放置几年，也能观察到铅和金相互渗入的现象。
图5 鉴别醋和酱油
图6 红墨水在水中散开
做一做
图7 铅和金相互渗入
活动2.收集分子运动的证据
新知学习
知识点二：分子的运动
由上述三种现象，你能得出什么结论？ 生活中还有哪些证据支持你的结论？
议一议
1.醋和酱油蒸发到空气中，再通过分子运动到人的鼻处；
2.红墨水在水中扩散开来，这是由于墨水分子和水分子不停地做无规则运动，彼此进入了对方的分子空隙中。
3.铅和金相互渗入，由于铅分子和金分子不停地做无规则运动，彼此进入了对方的分子空隙中。
不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫作扩散。
探究气体的扩散
结论：上方的空气瓶慢慢地由无色到有色，气体分子在不停地做无规则运动。
将一个空玻璃瓶子倒置在一个装着棕色二氧化氮气体的瓶子上面，中间用玻璃板隔开。
已知二氧化氮的密度大于空气的密度，当撤去玻璃板后，观察实验现象？
思考
不同的气体可以彼此进入对方，那么，不同的液体之间是否也有这种现象发生呢？
如上图，在量筒内装一半的清水，用细管在水的下面注入蓝色的密度比水大的硫酸铜溶液，分别在10日、20日、30日后观察。
结论：液体之间也可以发生扩散现象，液体分子在不停地做无规则运动。
实验前
叠放在一起
5年后互相渗入
结论：固体之间也可以发生扩散现象，固体分子在不停地做无规则运动。
不同固体之间的是否会发生扩散呢？
大量实验证明：分子处在永不停息的无规则运动中。
既然分子间有空隙，而且分子是运动的，为什么我们看到的物体却没有散开？
分子间可能存在引力。
新知学习
知识点三：分子间的相互作用
1. 如图8（a）所示，将两个端面平整的铅块相互紧压，它们会粘在一起吗？
2. 如图8（b）所示，在两个压紧的铅块下面挂上钩码，试一试，能挂几个？
图8 分子间存在引力
生活中还有哪些现象可以说明分子之间存在引力？
做一做
说一说
例：用很大的力也不容易把一根铁条拉断......
活动3.收集分子间存在引力的证据
将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊上重物都不能把它们拉开。这是什么原因呢？
实验说明：分子之间存在引力。
铅柱
演示1
探究分子间存在引力
在一个注射器中装入一些水，用手指堵住注射口，用力压活塞，你发现了什么？为什么会出现这样的现象？
实验说明：分子之间存在斥力。
压活塞的过程中，感觉用很大的力也很难将水的体积压缩变小。
分子之间既有______，又有_______。它们是同时存在的。
引力
斥力
演示2
结论：当分子间的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，表现为引力。如果分子相距很远，作用力就十分微弱，可以忽略。
分子
类比
弹簧连接的小球
分子间的相互作用力，什么时候表现为引力 什么时候表现为斥力呢？
用分子动理论可以解释自然界和生活中的许多现象。例如， 解释固体、 液体和气体的物质状态，如图9 所示。
（a）固体分子间的距离较小
（b）液体分子间的距离比 固体分子间的距离略大
（c）气体分子间的距离更大
图9 分子间有空隙
固体分子间作用力较大，能够将固体分子有规律地排列在一起。因此， 固体有一定的体积和形状。 固体分子间距离的数量级一般为10-10 m。
液体分子间作用力比固体小，因此无法将液体分子紧密束缚在一起。 液体分子间距离比固体分子间距离略大。 因此，液体有一定的体积，但没有一定的形状。
气体分子间作用力最小，所以气体分子能自由地在空间运动，并充满它所能到达的全部空间。气体分子间距离通常为固体分子间距离的10 倍左右。因此，气体既没有固定的形状，也没有固定的体积。
固体分子模型 液体分子模型 气体分子模型
物质状态 固态 液态 气态
分子间距离 小 较大 很大
分子间作用力 大 小 很小
有无一定体积 有 有 无
有无一定形状 有 无 无
注：绝大多数固体分子只能在固定位置附近振动；液体分子可以在一定范围内运动；气体分子能自由在空间到处运动。
固体、液体和气体的特性小结
走
进
分
子
世
界
分子间有间隙
分子的运动
分子间的相互作用
物质是由大量分子组成的
分子处在永不停息的无规则运动中
铅块相互紧压会粘在一起
——分子间存在引力
——分子间存在斥力
——称为分子动理论
——固体、液体、气体的特性
不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫作扩散
能保持物质化学性质的最小微粒称为分子
分子间有间隙
固体、液体、气体的分子模型
分子、分子运动和分子相互作用的认识
固体、液体很难被压缩
课堂小结
1. 下列实例中，不能用来说明“分子在不停地运动”的是（ ）
A. 湿衣服在太阳下被晒干
B. 炒菜时加点盐，菜就有咸味
C. 扫地时灰尘飞扬
D. 香水瓶盖打开后能闻到香味
C
君子坦荡荡，小人长戚戚
随堂练习
2. 通常把萝卜腌成咸菜需要较长的时间，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，仅需几分钟，造成这种差别的原因是（ ）
A. 盐分子减小了，很容易进入萝卜中
B. 盐分子间有相互作用的引力
C. 萝卜分子间有空隙，易扩散
D. 炒菜时温度高，分子热运动加快
D
君子坦荡荡，小人长戚戚
3. 将两块光滑的干玻璃放在一起，很容易把它们分开，但是如果在玻璃上洒些水后再将它们放在一起，就很难把它们分开。这一现象说明（ ）
A. 固体分子间没有作用力，而液体分子间有作用力
B. 同种分子没有作用力，而异种分子间有作用力
C. 分子间可产生作用力，距离越小，作用力越大
D. 水具有黏性，分子间是否具有作用力与此无关
C

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