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第十三章 内能
13.2 分子动理论的初步知识
学习目标
1.知道物质是由分子、原子构成的。
2.一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关,了解分子热运动的概念。
3.了解扩散现象，掌握其原理，知道分子之间存在有一定空隙。
4.知道分子间存在着相互作用力，掌握分子动能理论。
预习检测
请同学们自学课文，找出答案。
1.物质的构成：常见的物质是由______和______构成的，分子的直径很小，只有_____________米.
分子
原子
百亿分之几
2.扩散：不同的物质在互相接触时，彼此__________的现象叫作扩散.扩散现象表明_________________________________________.
进入对方
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动
4.分子间的作用力：分子之间存在相互作用的____力和____力.固体、液体、气体分子间的距离从大到小的排列次序是_________________；分子间的作用力从大到小的排列次序是_________________.
引
斥
气体、液体、固体
固体、液体、气体
3.分子热运动：大量分子的_______运动叫做分子的热运动.分子的热运动与______有关.______ 越高，分子热运动越剧烈.
无规则
温度
温度
新课导入
想一想：为什么糖块放在水里，水会变甜？为什么你可以闻见花香？
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这是极细小的粒子的运动。
分子是保持物质原来性质（化学性质）的最小微粒。
分子
大量分子无规则运动
走进新课
你了解物质的尺度吗？
银河系的直径约有100 000光年。
光年：
物质的尺度——欢迎大家来到微观世界！
微米：
纳米：
在这个尺度下，我们可以数清楚分子或原子的个数。
水分子的直径是0.4 nm。
人的头发丝的直径大约是60～80 μm；
一个细胞的长度大约在10 μm，即10000nm，这是人眼无法直接观察的尺度；
光学显微镜分辨力的极限是0.2 μm。
比光学显微镜放大倍数高1 000 倍的电子显微镜下的发丝
　　如何了解构成物体的分子的情况？
　　通过物体的一些宏观表现来推断构成物体的分子的情况。
　　常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。
知识点1
物质的构成
下面请大家分组做分割物质实验，进行探究:
小组1：撕纸，看哪一组撕得最碎。
无论纸撕得多么细小，纸还是纸；
小组2：打碎废旧的玻璃杯.每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，玻璃有何变化？
小组3：打碎冰糖，每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，冰糖味道有何变化？
玻璃无论研磨得多么细小还是玻璃；
冰糖无论研磨得多么细小还是冰糖（分割后仍然具有甜味）。
如果把杯子打破，碎片还是玻璃。
经过多次分割，甚至碾成粉末，颗粒越分越小，如果不断的分下去，有没有一个限度呢？
保持物质原来性质不变的最小微粒叫做分子。
分子体积是不是很小
物质由分子组成
1.分子很小，直径大约10-10m ；
2.数目巨大。
电子显微镜下的铝合金易拉罐表面
电子显微镜下的金子
分子如此之小，人们通常以10-10 m为单位来量度分子。
小练笔
例1 下列说法中不正确的是（ ）
A.物质是由分子、原子构成的
B.分子是保持物质化学性质的最小微粒
C.分子是不可再分的最小微粒
D.分子的直径约为10-10m
C
分子不是最小的微粒，分子由原子构成。
分子是保持了物质原来性质（化学性质）的最小微粒。
知识点2
分子热运动
1.探究分子的运动与温度的关系
既然分子这么小，我们用肉眼无法直接观察到，那怎么研究它的运动呢？我们前面学过类似的研究方法吗？
转换法、模型法、类比法等。
找到与分子运动相似的物体运动：
水中运动的大量小鱼
两杯盛有等量水和小鱼的水杯，用类比的方法来研究分子是如何运动的 （两水杯分别装有冷水和热水，且热水的温度不能太高，水温可以使小鱼能够承受）。
小鱼的运动快慢与水的温度有关；水的温度越高，小鱼运动的越快。
2.扩散现象—气体扩散
抽掉玻璃板后，会发生什么变化？
二氧化氮气体的密度比空气大，它能进到上面的瓶子里去吗？
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不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫作扩散。
气体之间可以发生扩散现象。（气体扩散）
实验观察
3.扩散现象—液体扩散
在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜的水溶液。（本实验用玻璃桶代替量筒完成）
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液体扩散现象（硫酸铜和水的扩散）
　10日后 　20日后 30日后
实验观察
4.扩散现象—固体扩散
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实验观察
固体扩散（铅块和金块的扩散）
长时间堆放煤的墙角会变黑，用笤帚扫都扫不干净。
生活中的固体扩散现象
扩散现象等大量事实表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
构成物质的分子运动的快慢与什么因素有关 （观看教材P4页墨水扩散演示实验）
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解释现象：为什么刚炒的热菜比凉菜更容易闻到香味？
实验观察
　　分子的运动跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。我们把分子无规则运动叫做分子的热运动。
小练笔
例2 在刚刚装修好的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，这是由于甲醛分子_____________造成的。研究表明吸入或接触甲醛会对人体造成多种危害，因此应尽量避免吸入或接触甲醛。
无规则运动
固体和液体为什么不会飞散开，总是聚合在一起，保持一定的体积？同时压缩它们又很难呢？
想一想
知识点3
分子间的作用力
1.分子间的引力
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是什么力使得两块铅柱结合在一起？
弹簧测力器拉住玻璃板，玻璃板接触水面。
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测力计的示数为什么会变大？
2．分子间的斥力
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压缩铅块
压缩装满水的矿泉水的瓶子
物质处于固态和液态时，分子间还存在斥力，使得固体、液体很难被压缩。
实验表明，分子间同时存在引力和斥力。
气体分子之间有引力和斥力吗？
分子
弹簧连接的小球
类比
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拓展延伸
当r=r0 引力 = 斥力
当r>r0 引力 > 斥力
当r当r>10r0 无作用力
f
f '
当r>r0时，分子间作用力表现为引力。
f
f '
当rr > 10r0
当r>10r0时，分子间无作用力。
r0
f1
f1'
f2
f2'
f1和f1'为分子间引力， f2和f2'为分子间斥力。当分子间距离为r0时，分子受到的引力和斥力相互平衡。
3.用分子动理论的知识解释固态、液态、气态的微观模型
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。
　　气体分子之间的距离就很远，彼此之间几乎没有相互作用力。
小练笔
例3 某老师引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生们做游戏。用人群的状态类比物体的状态，如图所示，图中的甲、乙、丙三种情景分别对应的是（ ）
A.固态、液态、气态
B.气态、固态、液态
C.固态、气态、液态
D.液态、气态、固态
例3 某老师引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生们做游戏。用人群的状态类比物体的状态，如图所示，图中的甲、乙、丙三种情景分别对应的是（ ）
A.固态、液态、气态
B.气态、固态、液态
C.固态、气态、液态
D.液态、气态、固态
解析：由固态、液态、气态的微观模型可知，
固态分子的排列十分紧密，粒子之间有强大的作用力，有一定的体积和形状；
气态分子极度散乱，间距很大，并以高速向四面八方运动；
图丙中的情景介于图甲和图乙之间，属于液态分子的排列结构。
C
归纳总结
　　常见的物质是由分子、原子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。
　　分子的世界我们无法肉眼观察，但是却能通过实验，得到分子在运动和分子间存在作用力的事实，通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，这是物理学中常用的方法。
1．分子动理论的初步知识
2．物理方法小结
随堂练习
1.在量筒的下半部分盛有蓝色的浓硫酸铜溶液，再在硫酸铜溶液上方缓缓地注入一些清水，几天后，整个量筒内的液体都变成蓝色，这一现象表明_____________________。
液体间发生扩散现象
分子热运动
几天后
开始时
2.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
肉眼能看到
机械运动
√
水分子在不停地运动
√
√
×
4.当红墨水分别滴入热水和冷水中时，可以发现热水变色比冷水快，这说明温度越高，水中大量分子的热运动_______。
越剧烈
3.“墙内开花墙外香”主要涉及的物理知识是___________。
扩散现象
5.一根铁棒很难压缩是因为分子间存在_______，又很难被拉长是因为分子间存在着_______。
斥力
引力
分子间的作用力
6.常言道：“破镜不能重圆”，这是由于镜子被打破后，再合起来时，镜子断裂处绝大多数分子之间距离变______，分子之间几乎没有_________的缘故。
大
作用力
课堂小结
分子热运动
分子在不停地做无规则运动
分子间有间隙
引力
斥力
通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，这是物理学中常用的方法。
扩散现象
分子热运动
分子间作用力
研究问题的方法
转换法
类比法
课后习题
1、中国的历史有多长,中国的茶就有多香。茶文化中有许多的物 理知识,例如:用沸水才能很快泡出茶香,这是因为温度越高, ______现象越明显;如图所示茶壶的壶嘴和壶身构成一个_____。
扩散
连通器
2、封闭在容器内的气体,是由大量的气体分子组成的,这些分子都在不停地 做无规则运动.下列有关说法正确的是( )
A．温度一定时,气体分子的运动速度大小都相同
B．温度一定时,向各个方向运动的气体分子都有
C．温度升高时,每个气体分子的运动速度都增大
D．温度降低时,所有气体分子的运动方向都相同
B
分子是做无规则运动的，所以各个方向都会有。
动手动脑学物理
1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？
【点拨】一般分子的直径约为10-10m，则1cm的长度内能紧密排列108个分子。边长为1cm的正方形中能排列的分子数为108×108＝1016个。全球人口约70亿，即7×109，则分子数目是人口数目的倍数，为 ≈1.4×106倍
【答案】1×1016 1.4×106
1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？
2.扩散现象跟人们的生活密切相关，它有时对人们有用，例如腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中；它有时又对人们有害，如人造木板黏结剂中的甲醛扩散在空气中造成环境污染。请你分别列举一个扩散现象有用和有害的实例。
【答案】有用的例子：在房间里放上固体清新剂，整个房间都有香味。有害的例子：大量汽油扩散到空气中易引发爆炸。
1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？
3.两个杯子中分别盛有质量相同的冷水和热水，向其中分别放入同样的糖块，经过一段相同的时间（两杯中的糖块都还没有全部溶解），品尝杯中的水，哪一杯更甜？为什么？
【答案】热水杯中的水更甜。因为分子的热运动跟温度有关，热水温度高，糖分子运动速度快，即扩散得快。
图13.1-8 测力计的示数有变化吗？
4.把干净的玻璃板吊在弹簧测力计下面（例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板），读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。弹簧测力计的示数有什么变化？解释产生这个现象的原因。
测力计的示数有变化吗？
【答案】弹簧测力计的示数变大。因为玻璃板和水接触时玻璃分子和水分子间的距离在分子力作用的范围内，向上稍微拉玻璃板时，玻璃分子和水分子间的距离变大，作用力表现为引力，因此弹簧测力计的示数变大。
1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口的多少倍？
5.下表归纳了固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性，请完成这个表格。
【答案】如下表所示：
物态 微观特性 宏观特性 分子间距离 分子间作用力 有无固定形态 有无固定体积
固态
液态
气态
很小
很大
有
有
较大
较大
无
有
很大
很小
无
无
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