13.2 分子动理论的初步知识 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

一滴水是不是分子呢？没错，一滴水不是分子。其实一滴水还可以再分分成10份、100份、1000份。持续分下去，我们会发现这一滴水就有大约1.67乘以10的21次方个水分子。如果全世界的人日以继夜的数，需要四千多年才能完成这项浩瀚的工程，可见分子的数量是多么巨大，体积又是多么微小啊。如果将其看成球形，一般分子的直径只有百亿分之几米，人们通常以10的负10次方米为单位来。两度分子是电子显微镜下的苯分子、金原子和生物大分子。构成物质的大量分子处于什么状态？是静止的还是运动的呢？虽然用肉眼不能直接观察到分子，但人们可以通过物体的一些宏观表现来推断分子的情况。 这是两个集气瓶，一个装有空气，一个装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。将装有空气的瓶子倒扣在二氧化氮气体的瓶子上面，使两个瓶口相对。抽掉。玻璃板后会发生什么现象呢？可以观察到下方瓶内的颜色慢慢变淡，上方瓶内的颜色逐渐变深。两个瓶子内的气体混合在一起，最后颜色变得均匀。 物质是由分子构成的，那么这些分子是如何排列的呢？我们先来看一个实验，这是一个长玻璃管。往玻璃管中倒入一半清水。剩下的一半倒满酒精。用橡皮塞塞紧管口，用力晃动玻璃管，让酒精与水充分混合。待页面稳定后，我们可以观察到混合后页面下降了，这是什么原因呢？我们再来看另一个模拟实验。这是100毫升的绿豆和100毫升的小米粥。依次倒入量筒中。用手捂住量筒口，用力摇晃，使绿豆和小米充分混合。我们可以看到混合后的总体积减小了，这是因为绿豆之间有间隙，小米之间也有间隙，当它们混合后会进入到彼此的间隙中，所以最后总体积减小了。同样道理，水和酒精混合后总体积减小，也是因为水分子和酒精分子进入到了彼此的间隙中。 ？ 问题 “墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，唯有暗香来”。这首诗描绘了梅花不惧严寒，傲然独放的情境（如图）。你知道花香是怎样传播到远处的吗？ 花香是通过及其小的微粒——分子或原子飘到我们的鼻子里。 第十三章 内能 第2节 分子动理论初步知识 一、物质的构成 水分子模型 金分子模型 生物大分子模型 观察与思考 那么，分子是一个什么样的粒子呢？ 显微镜下的金块 建立分子模型 一颗小露珠中含有1021个水分子。 10-10 m 观察与思考 保持物质化学性质的最小颗粒称为分子。 我们知道物质是 由大量分子构成的，你知道 分子处于什么状态吗？ 物质的分子是如何排列的？ 分子是否运动？ 分子之间是否有力的作用？ 观察与思考 下面我们通过实验进行探究 你看到了什么现象？ 产生这种现象的原因是什么？ 探究与实验 演示1： 二、分子的热运动 气体的扩散 不同物质在互相接触时,彼此进入对方的现象,叫做扩散现象。 实验表明：气体物质的分子在做无规则运动。 探究与实验 液体的扩散 演示2： 开始时 10天后 30天后 讨论：水的颜色怎样？ 说明了什么？ 硫酸铜溶液颜色怎样？ 说明了什么？ 分界面变模糊说明了什么？ 变深 变浅 硫酸铜溶液与水接触后， 它们的分子彼此进入对方 实验表明：液体分子在做无规则运动 思考：长期堆煤的墙角侧壁上用小刀刮开，会看到里面有黑色的煤粒，为什么？ 分析：为什么长期堆煤的墙角侧壁上用小刀刮开，会看到里面有黑色的煤粒。 实验表明：固体分子在作无规则运动 说明： 固体的扩散 演示3： 探究与实验 分子间有间隙 现象： 水与酒精混合后的总体积小于混合前的体积之和。 空隙 空隙 说明： 演示4： 探究与实验 水与水（小颗粒）之间有_____ ，酒精与酒精之间有 ______。 探究与实验 操作：在热水和冷水中各滴一滴红墨水。 墨水扩散的快慢与温度的关系 现象：过一段时间两杯水都变红了，热水变红的速度比冷水速度快。 演示5： 说明：温度越高，分子（墨水分子）运动的越剧烈。 实验表明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种运动叫分子的热运动 一切物体的分子都在不停地做无规则的运动 归纳与总结 注意：扩散是一个宏观现象，是可以看得见的，而分子的运动是一个微观本质，是人眼所看不见的，所以不能把二者混为一谈。 ①不同的物质在接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散现象。 ②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。 1.为什么炒菜时放上盐很快会变咸，而淹酸菜时却很慢？ 想一想，在生活中还有哪些温度越高，扩散越快的例子？ 课堂练习 2.区别醋和酱油 实验与探究 三.分子间的相互作用 演示6：将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会粘在一起吗？ 现象： 说明： 两个铅块粘在一起 分子间有引力 事实表明：固体内分子间有引力 演示7： 气体被压缩时都会产生“抵抗”，要是压缩液体和固体呢？ 实验表明：分子间存在斥力。 大量的事实表明：分子间不仅存在吸引力，而且同时还存在斥力 比方：冬天两只刺猬相互取暖。 实验与探究 当两个分子处于平衡位置时,引力等于斥力（自由状态） r0 引力 引力 斥力 斥力 (平衡位置) 分子间的引力和斥力同时存在 观察与思考 当r=r0时，引力=斥力 斥力 r0 引力 引力 斥力 观察与思考 (平衡位置) 分子间的引力和斥力同时存在 当外界压缩物体时，两个分子之间的距离逐渐减小时即r<r0 当r↓时，引力↑（增加的少）、斥力↑（增加的多） 引力<斥力 对外表现为排斥 r r0 引力 引力 斥力 斥力 观察与思考 (平衡位置) 分子间的引力和斥力同时存在 当外界拉伸物体时，两个分子之间的距离逐渐增大时即r>r0 r 当r↑时，引力↓（减少的少）、斥力↓（减少的多） 引力>斥力 对外表现为吸引 r 10 Ø 当两个分子间的距离大于分子直径十倍以上时, 引力和斥力均趋于零. Ø 结论：分子之间存在着相互的引力和斥力，且分子间的作用力总是反抗外界对物体的作用。 观察与思考 分子间的引力和斥力同时消失 　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。 固体、液体、气体物质的宏观特性和微观描述 固体分子间距 液体分子间距 气体分子间距 物理学研究方法 　分子的世界我们无法观察，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。 分子在不停地做无规则运动 课堂小结 分子间有间隙 分子热运动 与温度有关 扩散现象 引力斥力同时存在 分子间作用力 分子动理论 　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。 练习与应用 a=1cm=1×10-2m s=a2=（1×10-2m2）2=1×10-4m2 每个分子面积s0=(1×10-10m)2=1×10-20m2 n=——= —————=1×1016个 1×10-4m2 s s0 1×10-20m2 世界人口70亿计算 1×1016个 ——————=1.4×106 7.0×109 1.把分子看成球体，将他们一个挨一个的紧密平铺成一层，组成一个单层分子的正方形边长为1cm，这个正方形中约有多少个分子？ 2.扩散现象跟人们的生活密切相关。他有时有用，如腌制咸鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中的；它有时又有害，如人造木板粘接剂中的甲醛扩散到空气中，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。 正：香气扑鼻的美味佳肴、酒香不怕巷子深、沏糖水等。 负：臭气熏天、煤气泄漏后在空气中扩散、房间里有人吸烟等。 答：热水更甜；因为热水温度高，糖水分子扩散的快，所以，热水更甜。 练习与应用 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，经过相同的时间后（两杯中的糖块都还没有全部溶解），请推断哪个杯水会更甜，为什么？ 练习与应用 4.把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，（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（如图）。弹簧测力计的示数有什么变化？解释产生这个现象的原因。 现象： 说明： 弹簧秤示数增大到（1.8N） 分子间有引力 弹簧秤示数=玻璃板的重量 =1.1N 5.在图甲中的注射器里封有空气，在乙中的注射器里放有相同体积的水。用手推动活塞可以压缩空气，但很难压缩水，说说为什么？ 空气 水 液体分子间距离较小，作用力较大，当体积有微小变化，分子间斥力就有较大的增加，引力有较小的增加，∴分子间表现出很大的斥力，∴水不易被压缩。 练习与应用 物态 微观特性 宏观特性 分子间距离 分子间作用力 有无固定形状 有无固定体积 固态 液态 气态 较大 较大 很大 很大 很小 有 有 无 有 很小 无 无 6.下表归纳了物质、固、液、气三态的微观特性和宏观特性，请完成这个表格。 练习与应用 Lavf59.34.101 Lavf58.28.100 Lavf59.34.101 Lavf58.28.100 Lavf59.34.101 Lavf59.34.101 $$正是因为分子间距离大分子间作用力微弱，才导致气体容易被压缩且具有流动性，难以保持一定的形状和体积。固体分子间距离小，作用力强，这使得固体不容易被压缩或拉伸，有确定的形状和体积。液体分子间距离介于以上两者之间，分子没有固定的位置，运动比较自由。这样的结构使得液体不容易被压缩，具有流动性。 把一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面。读出测力计的示数为1.1牛。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上提拉玻璃板。可以观察到向上提拉玻璃板时，测力计的示数变大。玻璃板完全脱离水面之后，测力计的示数恢复到原值。这是什么原因呢？这是因为水对玻璃有作用力，这个力是分子间的引力，分子引力使玻璃板受到向下的力变大，进而使弹簧测力计的示数变大。 两个烧杯中装有等量的冷水和热水，用滴管分别在两个杯中滴入两滴红墨水，观察哪个烧杯中红墨水扩散的快。我们可以看到，红墨水在热水中扩散较快，热水含着淡红色，而冷水中的红墨水还未散开。 固体之间也能发生扩散，把磨得很光滑的铅片和芯片紧压在一起。在室温下放置五年后，再将它们切开。可以看到，他们互相渗入约1毫米深。 桶里装一半清水，用长颈漏斗在水的下面注入蓝色的硫酸铜水溶液。由于硫酸铜溶液比水的密度大会沉在玻璃桶的下部。开始无色的清水和蓝色的硫酸铜溶液之间的界面是多么明显，静放几天界面就逐渐变得模糊不清了。硫酸铜溶液和水两种物质相互进入到对方，这个过程要经历三十多天，两种液体才能均匀地成为一体。为了便于观察，我们通过特技在短时间内将这个过程表现出来。从实验我们看到，液体之间也会发生扩散现象，只不过比气体扩散慢得多。 他们又很难。 文学家王安石所写的梅，你知道王安石是如何确定从远处看到的是梅而不是雪吗？遥知不是雪，为有暗香来。因为梅花隐隐传来阵阵幽香，远远望去便可确定那是洁白的梅花。我们为什么能够闻到花香呢？ 物质是由分子构成的，分子在不停的运动。那么通常固体和液体中的分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起保持一定的体积呢？我们来观察一个实验，这是两个铅柱，将它们的底面削平，削干净。用力将它们紧紧的压在一起。可以发现两个铅柱结合在了一起，在下方的签注下面加挂几千克的重物。千注没有被分开。这是因为铅分子之间存在引力，当两个光滑的千柱表面靠得非常近时，铅分子之间的引力就使得它们结合在一起。