分子运动论

分子运动论

分子动理论

(一)教学目的

知道分子动理论的初步知识。

(二)教具

量筒，硫酸铜溶液，烧杯，细长玻璃管等。

（三）重点难点

重点：分子动力论的基本内容

难点：对分子间作用力的理解

(四)教学过程 

1．全章导言

自然界存在着各种热现象：物体温度的变化，物质状态的变化，物体热胀冷缩的现象等。这些热现象的解释，都涉及到热现象的本质是什么？这也是人类长期探索的问题，直到17世纪和18世纪期间，人们才开始认识到热现象是由物质内部大量微粒的运动引起的，这种认识逐渐发展成为一种科学理论棗分子动理论。到19世纪建立了能量的概念，人们又逐渐认识到与热现象相联系的能量棗内能。用分子动理论和内能的观点，可以解释很多热现象，这一章我们就学习分子动理论和内能的初步知识。

2．引入新课

我们生活在物质世界中，我们的周围充满着物质：水、空气、石头、金属、动物、植物等都是物质。而对于物质是怎样构成的，这一古老课题，很早就有过种种猜测，有的主张万物之源是“气”，有的主张万物之源是“火”。公元前5世纪墨子提出的物质的最小单位是“端”，公元前4世纪古希腊的德漠克利特认为宇宙万物，是由大小和质量不同的，不可入的，运动不息的原子组成。此后经过近2000年的探索，直到17世纪末，才科学地认识到物质是由分子组成的。

3．进行新课

(1)分子和分子运动

①物质是由分子组成的，分子是极小的微粒。如果把分子看做球形，它的直径约10-10米，这是一个极小的长度，不仅肉眼看不到，即使用现代的显微镜也看不清分子。由于分子极小，所以物体含分子数目大得惊人。通常情况下，1厘米3空气里大约有2.7×1019个分子，如果人数数的速度能达到每秒数100亿个，要数完这个数，也得用80多年。

②构成物质的分子永不停息地运动着。由于分子太小，目前尚无法直接观察分子的行为，但我们可以从宏观的实验现象，来判断分子的行为。

演示实验：扩散现象

出示事先装有二氧化氮（或溴气）气体的广口瓶。说明瓶内红棕色的气体是二氧化氮。再出示一只空的广口瓶，其实瓶内装满了空气。将装有二氧化氮的瓶子向空瓶倾倒，这时看到红棕色气体流入空瓶，开始先沉到瓶底。此现象说明二氧化氮的密度大于空气的密度。

另取一只“空”瓶，按课本图2梍1所示，将其倒扣在装有二氧化氮气体的瓶子上。这时要强调：装有密度较大的二氧化氮气体的瓶子在下，装有空气的瓶子在上，抽掉玻璃隔板，二氧化氮气体不会流进空气瓶内。现在我抽掉隔板，没有出现二氧化氮气体流动的现象，我们停一会儿再来观察瓶内出现的现象。

在等候期间，组织学生自己做墨水扩散实验：同学们课桌上的烧杯里盛有清水，大家不要振动桌子，保持清水平静。请大家向清水里慢慢的滴入一滴墨水，观察墨水的变化情况。滴入的墨水将下沉，在清水中留下了清晰的墨迹，过一段时间墨迹的轮廓变模糊，墨迹变淡，周围的水色变墨。

组织学生观察前面已做的气体扩散实验。此时空气瓶出现了红棕色，下面红棕色的二氧化氮瓶中颜色变淡。实验现象表明，二氧化氮气体进入了空气，空气进入了二氧化氮气体中。像这样，不同的物体在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。

扩散现象也可以发生在液体之间。请大家再观察一下刚才大家滴入清水的墨水，已经没有明显的墨迹了，整杯水都变黑些了，说明墨水和水也发生了扩散。为了说明液体的扩散现象，我们再来做个实验。（按照课本图2-3液体的扩散实验演示）现在我们看到无色的清水和蓝色的硫酸铜溶液之间有明显的界面，要观察到扩散现象需要较长的时间。为了节省课堂时间，几天前我就做了同样的实验，请大家看几天前的实验。（出示提前二天、四天、六天做的实验样本）这些实验告诉我们，静放的时间越长，界面变得越模糊不清，彼此进入对方越深。

固体之间也会发生扩散现象。将铅片和金片紧压在一起，放置5年后再将它们分开，可以看到它们相渗入约1毫米。其实在日常生活中，我们也观察到过固体的扩散。煤矸石有的原来就是石炭岩，由于长期地跟煤挤压在一起，它的内部也变黑了。

大量事实说明气体、液体、固体都有扩散现象，即使在日常生活中大家也能找到许多事例。例如，某同学擦点清凉油，周围同学就能闻到清凉油味。

扩散现象表明：一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。只有分子不停地运动才能相互进入对方。同时也说明分子不是紧密地挤在一起，而是彼此间存有间隙。

(2)分子间的作用力

固体、液体的分子都在不停地做无规则运动，且分子间又有间隙，为什么分子不会飞散开，反而聚合在一起呢？引导学生猜想，这可能是分子间存在着吸引力，这个猜想是否正确呢？需要我们用实验来证实。

演示实验：分子引力实验

出示演示分子引力的两个铅圆柱。随意将它们对在一起，这时两铅块并没有表现出吸引力。实验似乎得到分子间没有引力的结果，但是我们不要轻易地放弃我们的猜想，应再进一步分析原因。大家都知道磁铁能够吸引铁钉，（边讲边演示）但把铁钉远离磁铁，这时磁铁不能吸起铁钉（演示），这是为什么？（距离太远）。刚才两铅块没有表现出吸引力，是不是也是因为分子间的距离不够近呢？那么我们想法让两铅块靠的更近些。（再做实验时，用小刀将两铅块表面刮光亮，然后用力将两铅块挤压在一起）

实验结果两铅块能吸引在一起，并能负重达500克以上。这表明分子之间的吸引力，这种吸引力只有在分子靠得很近时，才能表现出来。一般分子距离要小于10-9米时才能表现出引力。

在实际生产中，人们早就利用分子间有吸引力，来进行金属焊接了。一般焊接是靠溶化金属，从而使分子间的距离足够近，金属冷却后就焊接到一起。近代还有爆破焊接技术，它是将金属表面清洁后靠在一起，然后靠爆炸产生的巨大压力，将两金属压接在一起。

液体分子之间也存在吸引力。课本图2梍18的小实验就说明液体分子间的吸引力。

实验证实了我们关于分子引力的猜想。我们再进一步思考，又会发现新的矛盾：分子之间有间隙，分子之间又有引力，这两者是矛盾的，分子想互吸引最终应该相互靠紧，而不应该有间隙。既然分子间有间隙，物体应该很容易压缩，但事实却是固体、液体极难压缩。我们只有根据事实，深化我们的认识，事实表明我们对分子的认识还不够全面，还有没认识到的方面。

原来分子之间还存在斥力。分子之间既有引力，又有斥力，会不会两种力总是相互抵消呢？当然不会，只有在特定的距离r时，分子间的引力不等于斥力，这个距离r就是通常的分子间隙的距离，大约是10-10米。当分子距离小于r时，斥力和引力都增大，但斥力增大得快，分子间表现为斥力。当分子间距离增大时，斥力和引力都减小，但斥力减小得更快、分子间表现为引力。当分子距离再增大，分子引力继续减小，当分子距离大于10r时，分子间的作用力将变得十分微弱，可以忽略了。

有了对分子间存在斥力的认识，前面所说的矛盾也就迎刃而解了。

3．小结

通过实验和思考，我们已经对分子和分子的运动有了初步认识，现在我们共同回顾一下，看看我们已经有了哪些认识。

1．物质是由分子组成的，分子是构成物质的微粒，直径大约是10-10米。

2．分子永不停息地无规则运动着。

3．分子之间有间隙。

4．分子之间存在作用力，相互作用力有两种，即引力和斥力。

以上几点，就是分子动理论的基本要点，利用这些要点，能够解释很多热现象。

板书设计 ：

分子动力论的初步知识

1．物质是由分子组成的，分子是构成物质的微粒，直径大约是10-10米。

2．分子永不停息地无规则运动着。

3．分子之间有间隙。

4．分子之间存在作用力，相互作用力有两种，即引力和斥力。

分子运动论