分子運動論

分子動理論

(一)教學目的

知道分子動理論的初步知識。

(二)教具

量筒，硫酸銅溶液，燒杯，細長玻璃管等。

（三）重點難點

重點：分子動力論的基本內容

難點：對分子間作用力的理解

(四)教學過程 

1．全章導言

自然界存在著各種熱現象：物體溫度的變化，物質狀態的變化，物體熱脹冷縮的現象等。這些熱現象的解釋，都涉及到熱現象的本質是什么？這也是人類長期探索的問題，直到17世紀和18世紀期間，人們才開始認識到熱現象是由物質內部大量微粒的運動引起的，這種認識逐漸發展成為一種科學理論棗分子動理論。到19世紀建立了能量的概念，人們又逐漸認識到與熱現象相聯系的能量棗內能。用分子動理論和內能的觀點，可以解釋很多熱現象，這一章我們就學習分子動理論和內能的初步知識。

2．引入新課

我們生活在物質世界中，我們的周圍充滿著物質：水、空氣、石頭、金屬、動物、植物等都是物質。而對于物質是怎樣構成的，這一古老課題，很早就有過種種猜測，有的主張萬物之源是“氣”，有的主張萬物之源是“火”。公元前5世紀墨子提出的物質的最小單位是“端”，公元前4世紀古希臘的德漠克利特認為宇宙萬物，是由大小和質量不同的，不可入的，運動不息的原子組成。此后經過近2000年的探索，直到17世紀末，才科學地認識到物質是由分子組成的。

3．進行新課

(1)分子和分子運動

①物質是由分子組成的，分子是極小的微粒。如果把分子看做球形，它的直徑約10-10米，這是一個極小的長度，不僅肉眼看不到，即使用現代的顯微鏡也看不清分子。由于分子極小，所以物體含分子數目大得驚人。通常情況下，1厘米3空氣里大約有2.7×1019個分子，如果人數數的速度能達到每秒數100億個，要數完這個數，也得用80多年。

②構成物質的分子永不停息地運動著。由于分子太小，目前尚無法直接觀察分子的行為，但我們可以從宏觀的實驗現象，來判斷分子的行為。

演示實驗：擴散現象

出示事先裝有二氧化氮（或溴氣）氣體的廣口瓶。說明瓶內紅棕色的氣體是二氧化氮。再出示一只空的廣口瓶，其實瓶內裝滿了空氣。將裝有二氧化氮的瓶子向空瓶傾倒，這時看到紅棕色氣體流入空瓶，開始先沉到瓶底。此現象說明二氧化氮的密度大于空氣的密度。

另取一只“空”瓶，按課本圖2梍1所示，將其倒扣在裝有二氧化氮氣體的瓶子上。這時要強調：裝有密度較大的二氧化氮氣體的瓶子在下，裝有空氣的瓶子在上，抽掉玻璃隔板，二氧化氮氣體不會流進空氣瓶內。現在我抽掉隔板，沒有出現二氧化氮氣體流動的現象，我們停一會兒再來觀察瓶內出現的現象。

在等候期間，組織學生自己做墨水擴散實驗：同學們課桌上的燒杯里盛有清水，大家不要振動桌子，保持清水平靜。請大家向清水里慢慢的滴入一滴墨水，觀察墨水的變化情況。滴入的墨水將下沉，在清水中留下了清晰的墨跡，過一段時間墨跡的輪廓變模糊，墨跡變淡，周圍的水色變墨。

組織學生觀察前面已做的氣體擴散實驗。此時空氣瓶出現了紅棕色，下面紅棕色的二氧化氮瓶中顏色變淡。實驗現象表明，二氧化氮氣體進入了空氣，空氣進入了二氧化氮氣體中。像這樣，不同的物體在互相接觸時，彼此進入對方的現象，叫做擴散。

擴散現象也可以發生在液體之間。請大家再觀察一下剛才大家滴入清水的墨水，已經沒有明顯的墨跡了，整杯水都變黑些了，說明墨水和水也發生了擴散。為了說明液體的擴散現象，我們再來做個實驗。（按照課本圖2-3液體的擴散實驗演示）現在我們看到無色的清水和藍色的硫酸銅溶液之間有明顯的界面，要觀察到擴散現象需要較長的時間。為了節省課堂時間，幾天前我就做了同樣的實驗，請大家看幾天前的實驗。（出示提前二天、四天、六天做的實驗樣本）這些實驗告訴我們，靜放的時間越長，界面變得越模糊不清，彼此進入對方越深。

固體之間也會發生擴散現象。將鉛片和金片緊壓在一起，放置5年后再將它們分開，可以看到它們相滲入約1毫米。其實在日常生活中，我們也觀察到過固體的擴散。煤矸石有的原來就是石炭巖，由于長期地跟煤擠壓在一起，它的內部也變黑了。

大量事實說明氣體、液體、固體都有擴散現象，即使在日常生活中大家也能找到許多事例。例如，某同學擦點清涼油，周圍同學就能聞到清涼油味。

擴散現象表明：一切物體的分子都在不停地做無規則的運動。只有分子不停地運動才能相互進入對方。同時也說明分子不是緊密地擠在一起，而是彼此間存有間隙。

(2)分子間的作用力

固體、液體的分子都在不停地做無規則運動，且分子間又有間隙，為什么分子不會飛散開，反而聚合在一起呢？引導學生猜想，這可能是分子間存在著吸引力，這個猜想是否正確呢？需要我們用實驗來證實。

演示實驗：分子引力實驗

出示演示分子引力的兩個鉛圓柱。隨意將它們對在一起，這時兩鉛塊并沒有表現出吸引力。實驗似乎得到分子間沒有引力的結果，但是我們不要輕易地放棄我們的猜想，應再進一步分析原因。大家都知道磁鐵能夠吸引鐵釘，（邊講邊演示）但把鐵釘遠離磁鐵，這時磁鐵不能吸起鐵釘（演示），這是為什么？（距離太遠）。剛才兩鉛塊沒有表現出吸引力，是不是也是因為分子間的距離不夠近呢？那么我們想法讓兩鉛塊靠的更近些。（再做實驗時，用小刀將兩鉛塊表面刮光亮，然后用力將兩鉛塊擠壓在一起）

實驗結果兩鉛塊能吸引在一起，并能負重達500克以上。這表明分子之間的吸引力，這種吸引力只有在分子靠得很近時，才能表現出來。一般分子距離要小于10-9米時才能表現出引力。

在實際生產中，人們早就利用分子間有吸引力，來進行金屬焊接了。一般焊接是靠溶化金屬，從而使分子間的距離足夠近，金屬冷卻后就焊接到一起。近代還有爆破焊接技術，它是將金屬表面清潔后靠在一起，然后靠爆炸產生的巨大壓力，將兩金屬壓接在一起。

液體分子之間也存在吸引力。課本圖2梍18的小實驗就說明液體分子間的吸引力。

實驗證實了我們關于分子引力的猜想。我們再進一步思考，又會發現新的矛盾：分子之間有間隙，分子之間又有引力，這兩者是矛盾的，分子想互吸引最終應該相互靠緊，而不應該有間隙。既然分子間有間隙，物體應該很容易壓縮，但事實卻是固體、液體極難壓縮。我們只有根據事實，深化我們的認識，事實表明我們對分子的認識還不夠全面，還有沒認識到的方面。

原來分子之間還存在斥力。分子之間既有引力，又有斥力，會不會兩種力總是相互抵消呢？當然不會，只有在特定的距離r時，分子間的引力不等于斥力，這個距離r就是通常的分子間隙的距離，大約是10-10米。當分子距離小于r時，斥力和引力都增大，但斥力增大得快，分子間表現為斥力。當分子間距離增大時，斥力和引力都減小，但斥力減小得更快、分子間表現為引力。當分子距離再增大，分子引力繼續減小，當分子距離大于10r時，分子間的作用力將變得十分微弱，可以忽略了。

有了對分子間存在斥力的認識，前面所說的矛盾也就迎刃而解了。

3．小結

通過實驗和思考，我們已經對分子和分子的運動有了初步認識，現在我們共同回顧一下，看看我們已經有了哪些認識。

1．物質是由分子組成的，分子是構成物質的微粒，直徑大約是10-10米。

2．分子永不停息地無規則運動著。

3．分子之間有間隙。

4．分子之間存在作用力，相互作用力有兩種，即引力和斥力。

以上幾點，就是分子動理論的基本要點，利用這些要點，能夠解釋很多熱現象。

板書設計 ：

分子動力論的初步知識

1．物質是由分子組成的，分子是構成物質的微粒，直徑大約是10-10米。

2．分子永不停息地無規則運動著。

3．分子之間有間隙。

4．分子之間存在作用力，相互作用力有兩種，即引力和斥力。

分子運動論