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第十章 从粒子到宇宙
第1节 走进分子世界
盛夏季节，百花绽放。四溢的花香引来了蝴蝶，你猜想花香是如何传播的呢？
新知导入
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
1. 用铅笔在纸上画一条线，再用低倍显微镜观察，如图1 所示，你看到了什么？
做一做
图1 显微镜下的铅笔笔迹
现象：木炭形成的笔迹是由一个个小颗粒组成的。
说明：物质是由颗粒组成的。
活动1：用模型解释现象
新知学习
01 分子间有间隙
2. 如图2 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。
图2 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。
说明：水与水（小颗粒）之间有空隙，酒精与酒精之间有空隙。
设有如下关于物质微观结构的三种模型。
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。
你认为，哪种模型能够解释上述活动中看到的现象？
议一议
模型3
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。科学家把能保持物质化学性质的最小微粒称为分子。
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，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3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4所示。
图3 光学显微镜下的微小细胞
图4 铁原子拼出的汉字
科学研究发现，常见的物质是由大量分子组成的，分子间有空隙。分子很小，若把分子看成一个小球，则一般分子直径的数量级为10-10 m 。例如，水分子的直径约为 4×10-10 m，氢气分子的直径约为 2.3× 10-10 m。
【做一做】
（1）如图所示，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。
以上表明：分子在运动。
活动2： 收集分子运动的证据
红墨水在水中散开
鉴别醋和酱油
02 分子的运动
（3）在两个烧杯内盛有质量相等的热水、冷水，用滴管注入两滴红墨水，观察现象。
实验现象：一段时间后，热水先变红。
实验结论：温度越高，分子运动越快。
热水
冷水
一切物质（包括固体、液体、气体）的分子一直处在永不停息的运动中，而且温度越高，分子的运动越剧烈。
2. 扩散
不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫作扩散。
1. 归纳推测
（1）气体的扩散
现象：上方的空气瓶慢慢地由无色到有色。说明下方的二氧化氮分子运动到空气瓶中。
将一个空玻璃瓶子倒扣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，猜一猜你会看到什么现象？
①水和硫酸铜溶液的扩散实验
在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入紫色的硫酸铜水溶液（开始时，因为密度比水的大，会沉在下部）。
（2）液体的扩散
界面清晰
界面模糊
溶为一体
结论：液体可以发生扩散.
实验演示——《液体的扩散》
（3）固体的扩散
历史实验： 把铅板和金板紧压在一起，在室温下放置5年。
5年后
切开
放置
5年
铅板里会渗入一些金，金板里面会渗入一些铅，互相渗入1mm。
铅板
金板
结论：固体可以发生扩散.
（4）总结
①一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。
②一般情况下，固体扩散最慢，液体次之，气体最快。
③扩散现象表明：一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中，分子间存在间隙。
1. 分子间存在引力
（1）做一做
如图（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？
如图（b）所示，在两个压紧的铅块下面挂上钩码，试一试，能挂几个？
实验现象：两块铅会结合在一起，在下面吊几个重物都不能把它们拉开。
实验结论：分子之间存在引力.
（a）
（b）
03 分子间的相互作用
演示实验——《分子间存在引力》
（3）生活中说明分子间存在引力的现象
例如，一支粉笔有一定的形状和体积，而不是“一盘散沙”；用粉笔写字，黑板上留下字迹；把两滴水靠近后会溶在一起合成一滴水，等等。充分说明了分子间存在着吸引力。
如图所示，将一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计下称量并读数，然后将玻璃板水平接触水面，稍稍向上用力拉弹簧测力计，则示数将变大，此现象说明分子间存在引力。
2. 分子间存在斥力
（1）想一想：通过刚才的实验知道，分子间存在引力，我们知道分子之间存在空隙，那么为什么分子不能都吸在一起呢？这不是矛盾吗？
（2）做一做：找一个注射器，内部加入一些水（或用空气），用手指封住口，另一支手用力压缩活塞时，体验所用力的大小。
实验现象：会发现用力压缩时，活塞内的水会产生“抵抗”。
分析与结论：既然分子内有空隙，而水又不容易被压缩，表明分子间还存在着
另一种形式的力——排斥力。
3. 分子间同时存在引力与斥力
（1）做一做：找一个注射器，桶内加入一些水，用手指封住口，另一支手用力向外拉活塞时，体验所用力的大小。
实验现象：会发现用力向外拉时，活塞内的水会吸引。
实验结论：当分子间距离变大时，分子间相互吸引，存在引力。
（2）实验结论：综合分析以上实验可得出：
分子间同时存在引力和斥力。
（3）用类比法理解分子间的作用力
分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系，就好比用弹簧连接起小球的情景。
②当两个分子的距离变大时，
分子间的作用力表现为引力。
③当两个分子的距离变小时，
分子间的作用力表现为斥力。
①当两个分子的距离处于平衡距离时，分子间的引力等于斥力。
科学家把关于分子、分子运动和分子间相互作用的认识，称为分子动理论。
固体分子间距
液体分子间距
气体分子间距
分子间距决定了分子间的作用力，从而决定了固体、液体和气体的特征。　　
物态
气态
固态
液态
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
很小
较大
很大
很大
较大
很小
有
有
有
无
无
无
固（有形有体）
气（无形无体）
液（有体无形）
固液气三态的微观、宏观特性
走进分子世界
分子间有空隙
分子
动理论
①分子：能保持物质化学性质的最小微粒.
②物质是由大量的分子组成的，分子间有空隙.
①扩散：不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象.
②分子处在永不停息的无规则运动中。温度越高，分子运动越剧烈.
③分子间不仅存在引力，而且还存在斥力.
课堂小结
1.物质是由 组成的，其直径的数量级是 。
2.能保持物质化学性质的最小微粒是 （ ）
A.粉尘粒 B.分子 C.原子 D.电子
分子
B
10-10m
课堂练习
3.下列现象中能用分子是不停运动着的来解释的是 ( )
A.春天，柳絮飞扬
B.夏天，槐花飘香
C.秋天，黄沙扑面
D.冬天，雪花飘飘
B
4.如图所示，向配有活塞的厚玻璃筒注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变小。这是由于水分子之间 ( )
A.没有空隙
B.无相互作用力
C.存在排斥力
D.存在吸引力
C
5.打碎的玻璃靠在一起不能“破镜重圆”原因是（ ）
A.分子间的作用力因玻璃被打碎而消失
B.玻璃的分子之间只有斥力而没力
C.玻璃表面太光滑
D.碎片间的距离大于分子发生相互吸引的距离
D

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