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12.2 看不见的运动
一、分子的运动与物质的状态
物质的三种状态 —— 固态、液态和气态，其宏观特性的差异源于微观粒子的运动方式和排列特点。
（一）固态物质
在固态物质中，分子排列十分紧密，分子之间的空隙很小。分子只能在固定的位置附近做微小的振动，就像被无形的弹簧连接在一起，不能自由移动。这种排列方式使得固体具有一定的体积和形状，很难被压缩和拉伸。例如，铁块具有固定的形状和体积，即使受到外力作用，其形状和体积的变化也很小。
（二）液态物质
液态物质的分子排列比固态松散，分子之间的空隙比固态大。分子可以在一定范围内自由移动，分子间的相互作用力比固态小。因此，液体具有一定的体积，但没有固定的形状，能够流动，其形状取决于容器的形状。液体的压缩性比固体稍大，但仍然很难被压缩。比如，水具有一定的体积，但可以倒入不同形状的容器中，呈现出容器的形状。
（三）气态物质
气态物质的分子之间距离很大，分子之间的空隙非常大，分子间的相互作用力极其微弱，几乎可以忽略不计。分子可以自由地在空间中做无规则运动，运动速度很快，充满整个容器。所以，气体没有固定的体积和形状，具有很强的流动性和压缩性。例如，空气可以充满整个房间，并且容易被压缩到气瓶中。
随着温度的变化，物质的状态会发生改变。当固体受热时，分子的振动加剧，当温度升高到一定程度，分子间的束缚被打破，固体就会熔化为液体；液体继续受热，分子的运动更加剧烈，当温度升高到沸点时，分子会摆脱相互作用而变成气体。反之，当气体冷却时，分子的运动减缓，会凝结成液体，液体再冷却则会凝固成固体。
二、扩散现象：分子运动的有力证据
扩散现象是指不同物质的分子在相互接触时彼此进入对方的现象，它直观地证明了分子在永不停息地做无规则运动。
（一）气体的扩散
气体之间的扩散速度很快。在一个密闭的容器中，分别装有空气和二氧化氮气体（二氧化氮气体密度比空气大，呈红棕色），将中间的隔板抽去后，不久就会发现整个容器都变成了红棕色，说明二氧化氮分子和空气分子相互进入了对方。在生活中，我们能闻到远处的花香、厨房飘来的饭菜香味等，都是气体扩散的结果。
（二）液体的扩散
液体之间的扩散速度比气体慢，但同样可以观察到。将一滴墨水滴入一杯清水中，刚开始墨水在水中呈现出明显的痕迹，随着时间的推移，墨水会逐渐散开，最后整杯水都变成均匀的颜色。这是因为墨水分子和水分子在不停地做无规则运动，相互混合的结果。
（三）固体的扩散
固体之间的扩散速度非常缓慢，需要很长时间才能观察到。例如，把一块金片和一块铅片紧压在一起，经过几年后，会发现金片中有铅分子，铅片中有金分子，这表明固体分子也在进行着扩散运动。
扩散现象的快慢与温度有关。温度越高，分子的无规则运动越剧烈，扩散现象进行得越快。比如，在热水中滴入墨水，墨水扩散的速度比在冷水中快得多。这一现象说明分子的无规则运动与温度有关，我们把分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。
三、分子间的作用力
分子之间存在着相互作用的引力和斥力，这两种力的大小与分子之间的距离有关，它们共同决定了物质的宏观性质。
（一）分子间的引力
分子间的引力使得分子能够聚集在一起，形成各种物质形态。例如，将两段铅柱的端面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两段铅柱就会结合在一起，甚至能吊起一个钩码，这表明分子之间存在引力。固体很难被拉伸，也是因为分子之间的引力在起作用，当试图拉伸固体时，分子间的距离增大，引力会阻碍分子远离。
（二）分子间的斥力
分子间的斥力使得分子之间不会紧密地挤压在一起，保持一定的空隙。当我们试图压缩固体或液体时，分子之间的距离减小，斥力会显著增大，阻碍分子进一步靠近，所以固体和液体很难被压缩。例如，用很大的力也很难把一块石头的体积压缩变小。
（三）引力和斥力的关系
分子之间的引力和斥力是同时存在的。当分子之间的距离等于平衡距离时，引力和斥力相等，分子处于平衡状态；当分子之间的距离小于平衡距离时，斥力大于引力，分子之间表现为斥力；当分子之间的距离大于平衡距离时，引力大于斥力，分子之间表现为引力；当分子之间的距离大于分子直径的 10 倍以上时，分子之间的引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略不计。
正是由于分子间存在着引力和斥力，并且它们会随着分子间距离的变化而变化，才使得物质能够保持一定的体积和形状，同时也具有一定的流动性和压缩性等特性。
四、从微观角度解释宏观现象
（一）物质的三态变化
从微观角度来看，物质的三态变化是分子间距离和分子运动状态改变的结果。当固体受热时，分子的动能增大，分子间的距离增大，分子间的作用力减弱，固体就会熔化为液体；液体继续受热，分子动能进一步增大，分子间的距离进一步增大，分子间的作用力变得更小，液体就会汽化为气体。反之，气体冷却时，分子动能减小，分子间距离减小，分子间作用力增大，气体液化成液体；液体冷却时，分子动能减小，分子间距离进一步减小，分子间作用力更强，液体凝固成固体。
（二）物质的热胀冷缩
大多数物质都具有热胀冷缩的性质，这也可以从分子运动的角度来解释。当物质受热时，分子的无规则运动加剧，分子之间的空隙增大，物质的体积膨胀；当物质受冷时，分子的无规则运动减缓，分子之间的空隙减小，物质的体积收缩。但水是一个例外，水在 0℃到 4℃之间会出现热缩冷胀的现象，这是由于水分子的特殊排列方式导致的。
（三）气体容易被压缩而固体难以被压缩
气体分子之间的距离很大，分子间的作用力非常微弱，当对气体施加压力时，分子之间的距离容易减小，所以气体容易被压缩。而固体分子之间的距离很小，分子间的斥力很大，当试图压缩固体时，分子间的斥力会阻碍分子靠近，所以固体难以被压缩。
五、课堂小结
固态、液态和气态物质的宏观特性差异是由分子的排列方式、运动状态和分子间作用力决定的。
扩散现象证明了分子在永不停息地做无规则运动，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快。
分子之间同时存在引力和斥力，它们的大小与分子间距离有关，共同影响物质的性质。
从微观角度可以解释物质的三态变化、热胀冷缩等宏观现象，体现了微观结构与宏观性质的联系。
六、课后练习
下列现象中，能说明分子在永不停息地做无规则运动的是（ ）
A. 扫地时，灰尘在空中飞舞
B. 擦黑板时，粉笔灰飘落
C. 花开时，花香满园
D. 下雪时，雪花飘飘
为什么气体容易被压缩，而固体和液体很难被压缩？
用分子动理论解释：为什么夏天衣服晾干得比冬天快？
请举例说明分子之间存在引力和斥力。
结合分子运动的知识，分析为什么把两块表面干净的铅块紧压在一起会结合起来。
2024沪科版物理八年级全册
12.2看不见的运动
第十二章 小粒子与大宇宙
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
学习目标
知道一切物质的分子都在不停地做无规则运动。（重点）
02
知道物质是由分子组成的，分子间有间隙。
01
知道分子之间存在相互作用力。（重点）
03
初步了解物质的分子状态。
04
物质是由大量分子构成的，这些又小又轻的分子是不是一个挨一个地挤在一起不动呢？
分子之间存在作用力吗？
下面我们通过实验来探究这些问题
观察与思考

知识点1 分子在不断地运动
分子又小又轻，肉眼不能直接看到。那么，怎样才能知道分子是否在运动呢
1.气体、液体和固体的扩散现象
①气体的扩散
准备分别装有空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶，将玻璃瓶口对口连接，中间用玻璃板隔开，按照图中的方式放置，然后抽去玻璃板。
转换法
现象：
两种气体混合在一起，颜色变得均匀。
分析：
空气和二氧化氮彼此进入对方。
结论：气体中的分子都在永不停息地运动。
如果将装置这样放置，又会发生什么现象？
②液体的扩散
广口瓶中加入一半清水，用长颈漏斗在水的下面注入硫酸铜溶液，盖上瓶盖，静置。
现象：
两种液体混合在一起，颜色变得均匀。
分析：
水和硫酸铜溶液彼此进入对方。
结论：液体中的分子都在永不停息地运动。
③固体的扩散
将打磨光滑的铅块和金块紧压在一起，几年后切开观察现象。
叠放在一起
几年后
现象：
将它们切开，发现铅块和金块相互渗透一些。
分析：
铅和金彼此进入对方。
结论：固体中的分子都在永不停息地运动。
2.扩散现象
定义：物理学中，将不同的物质互相接触时，会彼此进入对方的现象称为扩散。
发生条件
扩散现象说明物质中的分子在永不停息地做无规则运动。
扩散现象不仅能发生在同种状态的物质之间，也能发生在不同种状态的物质之间。
观察思考
阳光下灰尘飞舞，这是扩散现象吗？为什么？
3.扩散的快慢与温度的关系
往两个相同的水杯中分别装入等量的冷水和热水，再用滴管向两个水杯中同时轻轻滴入等量蓝墨水，仔细观察两个水杯中蓝墨水的变化。
想一想：糖在热水里消失得快还是冷水里消失得快？
结论：
扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。
温度低，扩散慢
温度高，扩散快
扩散现象辨析
制作健康五彩祝福鸡蛋
制作美味、美观且承载着节日祝福的鸡蛋，能给我们带来独特的节日文化体验。我们可用身边天然、无害的食用色素，尝试制作几枚健康的五彩祝福鸡蛋，体验物理学与化学、生物学、艺术等学科在日常生活中的融合。
例1 炒菜时放盐，菜会变咸，这是______现象；与腌菜时相比，炒菜时菜会咸得更快，这是因为温度越高，分子运动越_____(选填“剧烈”或“缓慢”)。
扩散
剧烈
知识点2 分子间有空隙
不同液体混合后的总体积
用量筒分别量取50mL的染色酒精和50mL的水，往装有水的量筒中缓慢注入染色酒精。
转换法
混合前总体积100mL
混合后总体积小于100mL
结论：分子间存在着空隙。
例2 以下实例中，能说明分子间有空隙的是（ ）
A.固体的热胀冷缩现象
B.海绵能吸水
C.防水不好的车库会渗水
D.穿着棉制的衣服透气
A
知识点3 分子间存在作用力
①将两个干净的铅柱底面削平，然后紧紧地压在一起，下面悬吊一个重物。
分子间的作用力
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②用注射器抽取适量的水，用手堵住注射器孔，然后用力推入活塞。
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结论：分子间存在引力和斥力。
分子动理论
常见的物质由大量分子构成，分子在不停地做无规则运动，分子间有空隙，存在着相互作用力。这就是分子动理论的初步知识。
分子运动总结
科学书屋
激光冷却原子
利用激光技术向原子发射特定能量的光子，处于光子“粘胶”中的原子速度逐渐减小，直到速度趋于0，这种手段被称为激光冷却。美国华裔物理学家朱棣文与其合作者正是凭借激光冷却和捕获原子 方面的开拓性研究，获得了 1997年诺贝尔物理学奖。
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例3 玻璃镜“破镜”后不能“重圆”，原因是（ ）
A.玻璃表面太光滑
B.分子间的作用力因玻璃破碎而消失
C.玻璃的分子间只有斥力没有引力
D.玻璃碎片间的距离太大，分子间作用力忽略不计
D
知识点4 物质中分子的状态
为什么物质会以固态、液态、气态三种状态存在？
在不同的物质状态中，其分子排列的状态也是不同的。
物质三态的特征比较
状态及模型图 分子间距离 分子间作用力 分子运动情况 宏观特征
固态
液态
气态
很小
比固态稍大
很大
很大
较大
十分微弱，可以忽略不计
只能在平衡位置附近做无规则振动
既可以在平衡位置附近振动，又可以滑动位置
无规则运动
有一定的体积和形状，无流动性
有一定的体积，无固定的形状，有流动性
无固定的体积和形状，有流动性
分子在不断地运动
1.[2024·连云港中考] 下列现象中能说明分子在不停地做无规
则运动的是( )
A
A.花香满园 B.尘土飞扬 C.雪花飘飘 D.落叶纷纷
2.[2024·合肥三模改编] 如图所示，两个相同
瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，一
瓶中装有空气，一瓶中装有密度比空气大的红
棕色二氧化氮气体，抽掉玻璃板后，可以看到，
两个瓶中的气体会混合在一起，最后颜色变得
扩散
做无规则运动
乙
均匀，这属于______现象，这个现象说明分子在永不停息地
______________。为有力证明气体的这种现象，____
(填“甲”或“乙”)瓶中应装有二氧化氮气体。
3.用滴管分别在水温为、、、
的四个烧杯中滴入一滴墨水，观察发现水温为____(填序号)
的烧杯中墨水扩散得快；这说明扩散快慢与温度有关，其关
系是温度越高，扩散越____。
④
快
分子间有空隙
(第4题)
4.如图所示,小宇将 的水和
的酒精均倒入玻璃管中后，
翻转几次观察发现水和酒精的总
体积小于 ，这说明_____
_________。为使实验现象更明
分子间有空隙
细
显，应选用内径较____ (填“细”或“粗”) 的玻璃管。
分子间存在作用力
(第5题)
5.如图所示，把两块表面干净的铅块压在一起就
很难再分开，说明分子间存在______，铅块很难
被压缩说明分子间存在______。
引力
斥力
物质中分子的状态
6.如图是某种物质三种状态的微观模型，其中图甲表示物质
的____态，图____物质中的分子运动最为自由。
固
丙
2星题 情境应用
7.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
_______________________________。
分子在永不停息地做无规则运动
8.[2024·无锡期中] “天宫课堂”中，航天员用
一个圆形金属环制成了一个大水球，太空中
的水能聚成球形是由于分子间有______；接
引力
扩散
着她往水球中注入适量蓝颜料，很快，水球整个就变蓝了，
这是______现象。
9. 五一小长假，小智一家去黄山看日出，太阳
出来时山上的浓雾散去，小智说：“浓雾消散是扩散现象。”
你认为小智的说法______(填“正确”或“错误”)，理由是
_______________。
错误
浓雾不是分子
10. 如图，用含有天然色
素的火龙果提取染料，鸡蛋煮熟去皮，放
入火龙果汁中泡半天，可以制作出彩色鸡
蛋，这其中包含的物理原理是__________
_____________________。
分子在永不停息地做无规则运动
11.[2024·合肥一模] 用力将端面已锉平的两
块铅柱紧压在一起，然后将它们悬挂起来，
并在下方挂一重物，发现两铅柱没有分开
(如图甲)。对此现象，小金有疑惑：两铅柱
没有分开的原因是不是大气压力造成的呢？
于是小金将图甲所示的铅柱与重物固定在一
分子引力
个玻璃钟罩内(如图乙)，逐渐抽出钟罩内的空气，两块铅柱
仍然没有被重物拉开，则说明它们受到了__________的作用。
12.静置的密封容器内只有氢气，若以“ ”表示氢气分子，下
图中最能代表容器内氢气分子分布的是( )
A
A. B. C. D.
13.有关分子热运动，下列说法正确的是( )
C
A.用手捏海绵，海绵的体积变小了，说明分子间存在空隙
B.水会结冰，是因为结冰时水分子静止不动
C.用粉笔写在黑板上的字,时间越久越不容易擦掉，这是扩散
现象
D.将石块研磨成粉状，说明分子变小了
14.小明同学为大家表演魔术“铁树开
花”，装置如图。利用了氨水能使酚酞
变红的特性，实验一段时间后，观察
B
A.分子间有引力 B.分子不停地运动
C.分子间的间隔变小 D.分子由原子构成
到烧杯中细铁丝上的脱脂棉团由白色变为红色。下列对该实
验的微观解释合理的是( )
15.小燕用浅绿色的洗洁精、红墨水、黄色的食用油调制了一
杯“彩虹液体”，如图所示，用盖子密封好。过几天，发现不
同颜色液体的界面变模糊。液面下降了一点。对上述现象的
推测合理的是 ( )
B
A.开始液体分层是因为分子之间没有间隙
B.过几天界面变模糊说明发生了扩散
C.液面下降是由于液体分子变小
D.食用油在最上层是因为食用油分子最小
16.如图所示是我们在学习分子动理论时做过的实验。图a：
浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液
体混合均匀了；图b：玻璃板的下表面接触水面，发现弹簧
测力计示数大于玻璃板的重力；图c：戳破左边肥皂膜后棉
线被拉向右边；图d：注射器里的药液很难被压缩。
(1)图a为尽快达到实验目的，实验过程中________
(填“可以”或“不可以”)搅动量筒中的液体；
(2)图b、__(填序号)实验表明：分子之间存在______。
不可以
引力

看不见的运动
分子在永不停息地运动
分子间有空隙
分子间存在作用力——引力和斥力
物质中分子的状态——固态、液态、气态
谢谢观看！

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