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第十章 從粒子到宇宙
第1節 走進分子世界
自古以來，人們一直在思考物質結構的問題。從外表看，各種形態的物質似乎都是連續的，憑肉眼無法看到它們內部的微小結構，這給人們探索物質結構帶來了困難。科學家通常是根據觀察到的現象，提出有關物質結構模型的猜想，再收集證據來檢驗自己的猜想，試圖弄清物質的內部結構。
新知引入
1.知道物質是由分子構成。
2.知道一切物質的分子都在永無停息地做無規則運動。
4.知道分子之間存在著相互的作用力。
3.知道擴散現象、并能用分子運動的觀點進行解釋。
學習目標
【做一做】
（1）用鉛筆在紙上畫一條線，再用低倍顯微鏡觀察，如圖所示，你看到了什么？
活動1. 用模型解釋現象
顯微鏡下的鉛筆筆跡
現象：鉛筆形成的筆跡是由許多并不連續的碳粒組成的。
表明：物質是由微粒組成的。
新知學習
知識點一：分子間有空隙
（2）如圖所示，向一端封閉的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充滿。封閉管口，將玻璃管反復翻轉，使酒精和水充分混合，觀察混合前后水和酒精總體積的變化。
酒精與水混合
現象：水與酒精混合后的總體積小于混合前的體積之和。
表明：組成物質的微粒之間有空隙。
【議一議】設有如下關于物質微觀結構的三種模型。你認為，哪種模型能夠解釋上述活動中看到的現象？
你選擇哪個模型可以解釋上述活動中看到的現象？
模型1
物質是由微粒組成的，各個微粒緊靠在一起，形成了我們所看到的連續體.
模型2
固體是由微粒組成的，液體是連成一片的.
模型3
物質是由微粒組成的，微粒之間有空隙。
科學家發現，物質是可分的，許多現象都能用物質的微粒模型來解釋。他們還發現，物質被分到一定程度后，就不再保持其原有的性質了。
模型3可以解釋上述活動中看到的現象。
結論：物質是由微粒組成的，微粒之間有空隙.
2. 分子
科學家把能保持物質化學性質的最小微粒稱為分子。
水是由水分子組成的
氧氣是由氧分子組成的
隨著科學技術的進步，人們發明了探測微觀世界的工具，如各種顯微鏡，并用它們收集更多的證據，檢驗科學家提出的猜想。
例如，通過光學顯微鏡可以看到微小的細胞，如圖所示；1993年，科學家利用掃描隧道顯微鏡移動鐵原子，拼出了兩個漢字，如圖所示。
光學顯微鏡下
的微小細胞
鐵原子拼出的漢字
（2）常見的物質是由大量的分子組成的，分子間有空隙。
（3）一些分子大小的實例
①水分子的直徑約4×10-10m；氫氣分子的直徑約2.3×10-10m.
②28g金可以拉伸為65km長的極細金絲，而金絲的直徑仍比金分子的直徑大得多.
③2500萬個水分子一個挨一個地排成一行，長約1cm.
分子很小，若把分子看成一個球體，則分子直徑的數量級為10-10m.
（1）如圖5 所示，在兩個容器中分別倒入醋和醬油，你能通過嗅氣味的方法來鑒別它們嗎？
（2）如圖6 所示，將一滴紅墨水滴入水中，觀察紅墨水在水中散開的現象。
（3）如圖 7 所示，將鉛片和金片壓緊后放置幾年，也能觀察到鉛和金相互滲入的現象。
圖5 鑒別醋和醬油
圖6 紅墨水在水中散開
做一做
圖7 鉛和金相互滲入
活動2.收集分子運動的證據
新知學習
知識點二：分子的運動
由上述三種現象，你能得出什么結論？ 生活中還有哪些證據支持你的結論？
議一議
1.醋和醬油蒸發到空氣中，再通過分子運動到人的鼻處；
2.紅墨水在水中擴散開來，這是由于墨水分子和水分子不停地做無規則運動，彼此進入了對方的分子空隙中。
3.鉛和金相互滲入，由于鉛分子和金分子不停地做無規則運動，彼此進入了對方的分子空隙中。
不同的物質在相互接觸時，彼此進入對方的現象，叫作擴散。
探究氣體的擴散
結論：上方的空氣瓶慢慢地由無色到有色，氣體分子在不停地做無規則運動。
將一個空玻璃瓶子倒置在一個裝著棕色二氧化氮氣體的瓶子上面，中間用玻璃板隔開。
已知二氧化氮的密度大于空氣的密度，當撤去玻璃板后，觀察實驗現象？
思考
不同的氣體可以彼此進入對方，那么，不同的液體之間是否也有這種現象發生呢？
如上圖，在量筒內裝一半的清水，用細管在水的下面注入藍色的密度比水大的硫酸銅溶液，分別在10日、20日、30日后觀察。
結論：液體之間也可以發生擴散現象，液體分子在不停地做無規則運動。
實驗前
疊放在一起
5年后互相滲入
結論：固體之間也可以發生擴散現象，固體分子在不停地做無規則運動。
不同固體之間的是否會發生擴散呢？
大量實驗證明：分子處在永不停息的無規則運動中。
既然分子間有空隙，而且分子是運動的，為什么我們看到的物體卻沒有散開？
分子間可能存在引力。
新知學習
知識點三：分子間的相互作用
1. 如圖8（a）所示，將兩個端面平整的鉛塊相互緊壓，它們會粘在一起嗎？
2. 如圖8（b）所示，在兩個壓緊的鉛塊下面掛上鉤碼，試一試，能掛幾個？
圖8 分子間存在引力
生活中還有哪些現象可以說明分子之間存在引力？
做一做
說一說
例：用很大的力也不容易把一根鐵條拉斷......
活動3.收集分子間存在引力的證據
將兩個鉛柱的底面削平、削干凈，然后緊緊地壓在一起，兩個鉛柱就會結合起來，甚至下面吊上重物都不能把它們拉開。這是什么原因呢？
實驗說明：分子之間存在引力。
鉛柱
演示1
探究分子間存在引力
在一個注射器中裝入一些水，用手指堵住注射口，用力壓活塞，你發現了什么？為什么會出現這樣的現象？
實驗說明：分子之間存在斥力。
壓活塞的過程中，感覺用很大的力也很難將水的體積壓縮變小。
分子之間既有______，又有_______。它們是同時存在的。
引力
斥力
演示2
結論：當分子間的距離很小時，作用力表現為斥力；當分子間的距離稍大時，表現為引力。如果分子相距很遠，作用力就十分微弱，可以忽略。
分子
類比
彈簧連接的小球
分子間的相互作用力，什么時候表現為引力 什么時候表現為斥力呢？
用分子動理論可以解釋自然界和生活中的許多現象。例如， 解釋固體、 液體和氣體的物質狀態，如圖9 所示。
（a）固體分子間的距離較小
（b）液體分子間的距離比 固體分子間的距離略大
（c）氣體分子間的距離更大
圖9 分子間有空隙
固體分子間作用力較大，能夠將固體分子有規律地排列在一起。因此， 固體有一定的體積和形狀。 固體分子間距離的數量級一般為10-10 m。
液體分子間作用力比固體小，因此無法將液體分子緊密束縛在一起。 液體分子間距離比固體分子間距離略大。 因此，液體有一定的體積，但沒有一定的形狀。
氣體分子間作用力最小，所以氣體分子能自由地在空間運動，并充滿它所能到達的全部空間。氣體分子間距離通常為固體分子間距離的10 倍左右。因此，氣體既沒有固定的形狀，也沒有固定的體積。
固體分子模型 液體分子模型 氣體分子模型
物質狀態 固態 液態 氣態
分子間距離 小 較大 很大
分子間作用力 大 小 很小
有無一定體積 有 有 無
有無一定形狀 有 無 無
注：絕大多數固體分子只能在固定位置附近振動；液體分子可以在一定范圍內運動；氣體分子能自由在空間到處運動。
固體、液體和氣體的特性小結
走
進
分
子
世
界
分子間有間隙
分子的運動
分子間的相互作用
物質是由大量分子組成的
分子處在永不停息的無規則運動中
鉛塊相互緊壓會粘在一起
——分子間存在引力
——分子間存在斥力
——稱為分子動理論
——固體、液體、氣體的特性
不同的物質在相互接觸時，彼此進入對方的現象，叫作擴散
能保持物質化學性質的最小微粒稱為分子
分子間有間隙
固體、液體、氣體的分子模型
分子、分子運動和分子相互作用的認識
固體、液體很難被壓縮
課堂小結
1. 下列實例中，不能用來說明“分子在不停地運動”的是（ ）
A. 濕衣服在太陽下被曬干
B. 炒菜時加點鹽，菜就有咸味
C. 掃地時灰塵飛揚
D. 香水瓶蓋打開后能聞到香味
C
君子坦蕩蕩，小人長戚戚
隨堂練習
2. 通常把蘿卜腌成咸菜需要較長的時間，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，僅需幾分鐘，造成這種差別的原因是（ ）
A. 鹽分子減小了，很容易進入蘿卜中
B. 鹽分子間有相互作用的引力
C. 蘿卜分子間有空隙，易擴散
D. 炒菜時溫度高，分子熱運動加快
D
君子坦蕩蕩，小人長戚戚
3. 將兩塊光滑的干玻璃放在一起，很容易把它們分開，但是如果在玻璃上灑些水后再將它們放在一起，就很難把它們分開。這一現象說明（ ）
A. 固體分子間沒有作用力，而液體分子間有作用力
B. 同種分子沒有作用力，而異種分子間有作用力
C. 分子間可產生作用力，距離越小，作用力越大
D. 水具有黏性，分子間是否具有作用力與此無關
C

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