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第十章 從粒子到宇宙
第2節(jié) 分子動理論的初步知識
1.通過實驗活動認識分子動理論的初步知識，領會從可以直接感知的現象推測不可直接感知的事物的間接研究方法。
2.了解擴散現象和分子的熱運動，知道溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈。
3.了解氣體、液體和固體分子的模型。
4.會利用分子動理論的知識解釋有關簡單現象。
我們已經知道物質是由分子構成的。那么，物質中的分子是否會運動？如果物質中的分子會運動的話，其運動情況又與什么因素有關呢？分子與分子間有作用力嗎？......像謎一樣一連串饒有趣味的問題，正等待著我們去研究。
知識點一：認識分子動理論
活動1
體會分子的運動
將香水瓶的蓋子打開，很快就能聞到香味（圖1）。在一杯清水中滴入一滴紅墨水，不一會兒，整杯水就變成了紅色（圖2）。
圖1 聞香 圖2 變色
上面的兩個實驗現象能說明氣體分子和液體分子在不停地 著。
科學家還做過一個實驗，將磨得很光滑的鉛片和金片緊壓在一起，在室溫下放置5年，后來發(fā)現金片里滲有鉛，鉛片里也滲有金，相互滲透了約1 mm深。
這個實驗說明固體的分子也在不停地 著。
你還能舉出哪些事實說明分子是在運動的？
運動
運動
生活中的擴散現象：
醫(yī)院里刺鼻的藥水味
墻內開花墻外香
酒香不怕巷子深
不同的物質互相接觸時，都會發(fā)生彼此進入對方的現象。物理學上把這種現象叫做擴散（diffusion）。無論氣體、液體或固體，都會發(fā)生擴散，且沒有固定的規(guī)則，這一事實說明分子在做無規(guī)則的運動。
實驗
小實驗
鉛塊
金塊
實驗前
疊放在一起
五年后金中有鉛，鉛中有金，互相滲入1mm深
這說明了什么？
固體之間也能發(fā)生擴散現象
五年后
現象
結論
實驗：探究固體分子的擴散
拓展探究
圖3 墨水在冷水和熱水中擴散的快慢
活動2
觀察溫度對分子運動的影響
如圖3所示，在分別盛有冷水和熱水的杯中各滴入一滴墨水，仔細觀察所發(fā)生的現象，并對觀察結果進行分析。
大量實驗表明：物質中分子的運動情況與溫度有關，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈。物理學中，將大量分子的無規(guī)則運動叫做分子的熱運動。
冷水
熱水
現象：墨水在冷水中擴散的____，在熱水中擴散的____
慢
快
1min后
活動3
分子間有空隙
如圖4所示，在一根長玻璃管中注入一半水，再緩緩地注滿酒精，用塞子塞住開口端，上下顛倒幾次再豎起來。可以看到，玻璃管內的液面比原來的低，也就是說，水和酒精混合后總體積變小了。
圖4 水與酒精混合的實驗
這個實驗直觀地說明了分子間存在著間隙。
活動4
探究分子間的相互作用力
1.實驗操作如圖5所示。思考：棉線是怎么被拉過去的？
圖5 會收縮的肥皂膜
2.取兩塊斷面磨平、干凈的鉛柱，將它們壓緊后，可以在它們的下面吊起一串鉤碼（圖6）。
圖6 能吊起鉤碼的鉛柱
通過以上兩個實驗，我們認識到：分子間存在著 力。
引
3.如圖7所示，先讓注射器吸入適量的水，再用橡皮套將針管口封住。試著用力推活塞，能否把活塞壓進去？這個實驗告訴我們：水的體積很難壓縮，這就間接說明了分子間同時存在著 力。
圖7 很難壓縮的水
斥
研究表明：物質中的分子既相互吸引，又相互排斥。分子間的距離在一定范圍內（小于10-10m）以排斥為主；在這個范圍之外（大于10-10m）以吸引為主；若分子間的距離大到一定程度（大于10-9m），分子間的相互作用會變得十分微弱，可以認為沒有相互作用。
小結
綜上所述，物質是由大量分子構成的，分子間是有空隙的，分子在不停息地做無規(guī)則運動，分子間存在相互作用力。這就是分子動理論（kinetic theory）的初步知識。
知識點二：固、液、氣三態(tài)中的分子
物質有固體、液體、氣體三種形態(tài)分子間距決定了分子間的作用力，從而決定了固體、液體和氣體的特征。
圖8 固體的分子模型
固體中分子之間的距離小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振動（圖8）。所以，固體既有一定的體積，又有一定的形狀。
液體中分子之間的距離較小，相互作用力較大，以分子群的形態(tài)存在，分子可在某個位置附近振動，分子群卻可以相互滑過（圖9）。所以，液體有一定的體積，但有流動性，其形狀隨容器形狀而變化。
圖9 液體的分子模型
圖10 氣體的分子模型
氣體中分子間的距離很大，相互作用力很小，可以認為氣體分子除相互碰撞或跟器壁碰撞以外，都不受其他力的作用。每一個分子幾乎都可以自由運動，可以充滿它能夠達到的整個空間（圖10）。所以，氣體既沒有固定的體積，也沒有固定的形狀。
認識分子動理論
分子動理論的初步知識
固、液、氣三態(tài)中的分子
1.下列描述中屬于擴散現象的是( )
A. 桂花花香四溢
B. 雪花漫天飄舞
C. 灰塵空中飛揚
D. 江面霧氣彌漫
A
2. 放在衣柜里的樟腦丸過一段時間就會變小甚至消失；陽光照射下，有時能看到許多的灰塵在空中飛舞，都能說明分子在不停地做無規(guī)則運動。你認為這種說法是否正確？并說明理由。
解：不正確。放在衣柜里的樟腦丸過一段時間就變小甚至消失，說明樟腦丸分子在不停地做無規(guī)則運動；陽光照射下，有時能看到許多的灰塵在空中飛舞，灰塵飛舞是固體小顆粒的運動，不是分子的運動；所以以上現象都說明分子在不停地做無規(guī)則運動，這種說法是錯誤的。
3.圖1 甲、乙、丙三幅圖中，能形象地描述氣態(tài)物質分子排列方式的是( )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 乙和丙
C

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