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第十三章 内能
物理九年级全一册 人教版
第2节 分子动理论的初步知识
学习目标
01
02
03
04
物理观念
知道分子动理论的基本内容,能够识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释。
科学思维
通过宏观现象推理微观本质,知道建构模型是物理研究的重要方法。
科学探究
通过演示二氧化氮与空气扩散、墨水在冷热水中的扩散、把两个铅柱紧压在一起的实验探究分子运动和作用力。
科学态度与责任
了解探索微观世界奥秘的方法,经历从宏观热现象里面分析出其微观机制,再利用微观模型解释更多宏观热现象的过程,体验成功的喜悦。
重点难点
教学重点
教学重点
分子动理论初步知识、扩散现象、分子热运动与温度的关系。
分子间作用力的理解、宏观的扩散现象与微观的分子运动的联系。
课堂导入
王安石如何判断远处是梅花而不是雪呢?
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。
我们为什么能闻到花香呢?
《梅花》
(宋)王安石
墙角数枝梅,凌寒独自开。
遥知不是雪,为有暗香来。
物质是由什么组成的?
物质的构成
万物都是由极小的、不可分割的微粒——“原子" 组成的。
德谟克利特
阿伏伽德罗
分子是保持物质化学性质的最小微粒。
现代科学研究发现,常见的物质是由极其微小的粒子——分子、 原子等构成的。
探究新知
这里所说的原子与现代物理学中的原子不同,现代物理学中的原子是有结构的。
1.概念:物质是由极其微小的粒子——分子、 原子等构成的。
在研究与热学有关的问题时,这些微观粒子可以不必区分 ,都看作分子。
分子有不同的种类,物质所含分子的种类不同,物质的性质就不同。
分子是保持物质化学性质不变的最小微粒。通常以10-10m为单位来量度分子。
探究新知
生活中常见的水,由无数个小水滴组成,那么一滴水是不是分子呢?
不是
可见分子的数量是多么巨大,体积又是多么微小。
一滴水中(约1cm3)约有1.67×1021个水分子。如果全世界的人日以继夜的数,需要4000多年才能完成这项浩瀚的工程。
讨论交流
2.分子的大小:
电子显微镜下的铝合金易拉罐表面
肉眼、光学显微镜都无法观察到分子!
只有通过电子显微镜才可以观察到!
电子显微镜下的金原子
探究新知
探究新知
【学习任务一】物质的构成
关于物质的构成,下列说法正确的是( )
A.分子的直径很小,一般为10-10cm
B.可以借助光学显微镜观察到分子
C.常见物质是由分子、原子构成的
D.大雾中,我们看到空气中许多极小的水珠就是一个个小分子
解:A、物质是由分子组成的,它直径数量级一般为10-10m,故A错误;
B、组成物质的分子体积非常小,如果将分子看成一个个的小球,其直径只有百亿分之几米,一般显微镜看不到,所以必须使用超级电子显微镜进行观察,故B错误;
C、物质是由分子构成,分子由原子构成,即常见物质是由分子、原子构成的,故C正确;
D、大雾中,我们看到空气中许多极小的水珠不是一个个小分子,是许许多多的水分子结合在一块的结果,故D错误。故选:C。
C
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构成它们的分子的情况。
构成物质的大量分子处于什么状态呢?是静止的?还是运动的呢?
糖块放入水中,整杯水变甜。
推测:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
春暖花开,满园飘香。
煤炭堆在石灰墙角,石灰墙变黑。
探究新知
探究新知
二氧化氮的密度比空气大。在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子,使两瓶口相对,并用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃玻璃板后,观察发生的现象。
【实验】气体扩散现象
演示实验
探究新知
二氧化氮气体由于受重力影响,很快落到下面的瓶子里。抽掉中间的玻璃板后,二氧化氮气体进入到上面的瓶子中了,上面瓶子里的空气也运动到下面的瓶子里。
实验现象:
结论:这是气体的扩散现象,它表明气体分子在不停地做无规则运动。
液体扩散实验
固体扩散实验
扩散现象也可以发生在液体和固体之间。
探究新知
探究新知
固体、液体和气体中的每一个分子都在永不停息地做无规则运动。固体、液体和气体都会发生扩散。
总结:
1.扩散现象:
①定义:由于分子运动,不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫扩散。
分子热运动
探究新知
②扩散现象的理解
①扩散现象说明了什么?
a.气体、液体和固体中每一个分子都在永不停息地做无规则运动。
b.分子间存在间隙。
②注意事项
a.一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。
b.一般,固体间扩散最慢,液体次之,气体最快。
探究新知
德谟克利特认识到 :
扩散是花香扑鼻的原因。
火锅香味四溢
将硼、磷等物质扩散到硅晶体,制成各种性能的半导体。
在机械制造行业,常在齿轮、轴等表面层中渗碳、渗硅,来改善其表面性能。
③生产生活中的扩散现象
雪花纷飞、尘土飞扬、雾霾等是扩散现象吗
因为分子很小,不可能被肉眼看到。肉眼看到的灰尘不是分子,而是固体小颗粒。所以雪花纷飞、尘土飞扬、雾霾等属于是机械运动不是扩散现象!
探究新知
讨论交流
雪花纷飞
尘土飞扬
雾霾
探究新知
同学们,现在,你是否能解释本节课开始时,老师提出的问题了呢?
讨论交流
闻到花香就是扩散的结果,表明了花香分子在永不停息的做无规则运动。
生活中还有很多类似的扩散现象,你能列举出一些吗?
探究新知
我们如果想实际观察水和硫酸铜的扩散需要一个月的时间,而铅与金的扩散,则需要等待五年的时间,真的是很漫长!
有什么办法能让扩散进行得快一些呢
探究新知
一切物质的分子在不停地做无规则运动。温度越高,分子运动越剧烈,分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。
2.分子的热运动:
在一个烧杯中装半杯热水 ,另一个同样的烧杯中装等量的冷水 。 用相同的滴管同时分别向两个烧杯中滴入一滴墨水,观察哪个烧杯中的墨水扩散得快。
【实验】墨水扩散快慢与温度的关系
结论:分子热运动越剧烈,温度越高,扩散越快。
演示实验
探究新知
1. 扩散现象:_______的物质在__________时,______________的现象。
2. ______、______、______都可以发生扩散现象。
3. 如图所示,向冷水和热水中各滴入一滴红墨水,看到热水中
红墨水扩散得快,这说明温度越高,分子运动越____,用扩散
现象说明看不见的分子在运动,这种研究问题的方法叫________。
解:(1)不同物质组成的物体相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。
(2)一切物体的分子都在不停地做无规则运动。
(3)温度越高,分子运动越剧烈,所以在热水和冷水中各滴入一滴墨水,墨水是在热水中扩散得较快;本实验中通过扩散现象说明分子的无规则运动,采用的是转换法。
不同
相互接触
彼此进入对方
液体
气体
固体
转换法
快
【学习任务二】分子热运动
探究新知
小明最爱吃鱼了,他一进家门就闻到了鱼香,知道妈妈又在煎鱼。他闻到煎鱼香味的原因是( )
A.分子是由原子构成
B.分子之间存在斥力
C.分子在不停地做无规则运动
D.分子间有间隙
解:小明最爱吃鱼了,他一进家门就闻到了鱼香,知道妈妈又在煎鱼。他闻到煎鱼香味是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
故选:C。
【变式训练】分子在不停地做无规则运动
C
既然分子在不停地运动,那么为什么固体和液体中的分子通常不会飞散开,而总是聚合在一起,保持一定的体积呢?
为什么被压缩的橡皮能恢复原状呢?
分子间可能存在着引力吧!
既然分子在不停地运动,那为什么液体和固体还有一定的体积呢?
探究新知
【实验】认识分子间的作用力
1. 将两块铅块底部平滑表面紧密接触,然后把一端悬挂起来,在另一端挂几个钩码,观察两个铅块是否会被拉开。
①看到了什么现象
②该现象说明了什么问题
两个铅块紧紧粘在一起。
分子之间存在引力作用
探究新知
演示实验
2. 用注射器抽取半筒水,用手指封闭注射器的筒口。推压注射器的活塞,看看能否将水压缩......
①看到了什么现象
②该现象说明了什么问题
注射器内的水很难被压缩。
分子之间存在斥力作用
探究新知
1.分子间存在着相互作用力
①分子间同时存在引力和斥力。
②当分子间距离变小时——表现为斥力。
③当分子间距离变大时——表现为引力。
④当分子间距离非常大时——作用力可忽略。
分子间的作用力
探究新知
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。
固体分子间的距离很小,作用力很大,不容易被压缩和拉伸,具有一定的体积和形状。气体分子之间的距离很远,彼此之间几乎没有相互作用力。所以气体没有
一定的体积和形状。
2.物质三态的微观特征和宏观特征
组成固体的分子
组成液体的分子
组成气体的分子
探究新知
探究新知
常见的物质是由大批分子构成的,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。 这就是分子动理论。
分子动理论
物体是由大量分子组成。
分子都在不停地做无规则的运动。
分子间存在着引力和斥力。
各种热现象的微观本质都是分子的热运动。
3.分子动理论
探究新知
【学习任务三】分子间的作用力
解:分子间存在相互作用的引力和斥力,当分子间的距离大于平衡距离时,表现为引力;分子间的距离小于平衡距离时,表现为斥力。
故答案为:引力,斥力。
液体为什么不容易被压缩呢?
是什么力使得两铅块结合在一起?
测力计的示数
为什么会变大?
分子间存在______和______。
引力
斥力
探究新知
下列现象中,支持分子间存在引力的证据是( )
A.固体和液体很难被压缩
B.两块表面光滑的铅块相互紧压后会黏在一起
C.磁铁能吸引大头针
D.破镜不能重圆
解:A、固体和液体很难被压缩,是因为固体和液体分子间的斥力较大,不能说明分子间存在引力,故A不符合题意;
B、两块表面光滑的铅块相互紧压后会黏在一起,说明分子间存在引力,故B符合题意;
C、磁铁吸引大头针是物体间的作用力,不能说明分子间存在引力,故C不符合题意;
D、破镜不能重圆,说明分子之间的距离较大时,分子之间的作用力就会很小,不能说明分子间存在引力,故D不符合题意。故选:B。
【变式训练】
B
课堂小结
分子动理论的初步知识
物质的构成
分子热运动
分子间的作用力
物质是由大量的分子、原子构成的
人们通常以10-10m为单位来量度分子
扩散
不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫扩散。
一切物质的分子在不停地做无规则运动。温度越高,分子运动越剧烈,分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。
分子的热运动
分子间存在着相互作用力
①分子间同时存在引力和斥力。
②当分子间距离变小时——表现为斥力。
③当分子间距离变大时——表现为引力。
④当分子间距离非常大时——作用力可忽略。
分子动理论
课堂练习
1.(2024春 咸阳期中)关于对分子和原子的认识,下列说法中正确的是( )
A.光学显微镜无法观察到分子和原子
B.苹果不是由分子或原子组成的
C.分子和原子没有区别
D.原子是由分子组成的
解:A、分子和原子非常小,光学显微镜无法观察到分子和原子,故A正确;
B、苹果是由分子或原子组成的,故B错误;
CD、分子由原子组成,分子和原子有区别,故CD错误。
故选:A。
A
点评:分子非常小,直接用肉眼看不到;物质由大量分子或者原子组成;分子由原子组成。
课堂练习
2.(2025 长沙县模拟)小明发现家中腌制咸鸭蛋需要数周时间,而将鸭蛋煮熟后浸泡在热盐水中,仅需几十分钟即可入味。结合分子动理论,最合理的解释是( )
A.温度越高,分子热运动越剧烈,扩散速度显著加快
B.高温破坏了蛋壳的分子结构,盐分子直接进入蛋清内部
C.温度升高时,分子间的斥力消失,盐分子更容易渗透
D.固态蛋清分子排列紧密,常温下盐分子无法进入
解:在腌制咸鸭蛋时,盐分子要通过蛋壳、壳膜等慢慢扩散进入蛋内,由于常温下分子热运动相对缓慢,所以需要数周时间才能入味。而将鸭蛋煮熟后浸泡在热盐水中,一方面,高温使盐分子的热运动变得更加剧烈,扩散速度显著加快;另一方面,煮熟的鸭蛋内部结构发生了一定变化,比如蛋白质发生变性,分子间的空隙可能增大,也有利于盐分子的扩散,所以仅需几十分钟即可入味。故 A符合题意,BCD不符合题意。故选:A。
A
点评:本题考查了扩散现象、分子运动和温度有关,相对比较简单,属于基础题。
课堂练习
3.(2025 莘县一模)唐代诗人于良史所作《春山夜月》一诗,以其清丽超逸的词句被记载于《全唐诗》中,其中“掬水月在手,弄花香满衣”两句,犹如神来之笔使人倍觉妙趣横生,蕴含着的物理知识也隐现其中,下来说法中正确的是( )
A.月亮属于自然光源
B.“掬水月在手”涉及的光现象是光的折射
C.花香飘散是机械运动
D.能闻到花香是因为分子在不停地做无规则运动
解:A.月亮本身不发光,不属于自然光源,故A错误;
B.“掬水月在手,弄花香满衣”中的“月”是月亮的虚像,通过手中的水面反射形成的像,故B错误;
C.花香是扩散现象,花飘散是机械运动,故C错误;
D.能闻到花香是扩散现象,说明了分子在不停地做无规则运动,故D正确。故选:D。
D
点评:本题涉及到的知识点较多,综合性较强,反映了物理来源于生活,又应用于生活,体现的新课标的要求。
课堂练习
4.(2024秋 巴南区期末)生活中处处皆物理,下列说法正确的是( )
A.房间长时间不打扫会布满灰尘,说明灰尘分子不停地做无规则运动
B.摔碎了的玻璃很难拼接在一起,说明分子间距离太大,几乎无分子作用力
C.人游泳之后从水中出来,风一吹感觉冷主要由于水的比热容很大
D.液体难以被压缩,说明液体分子间没有间隙
点评:本题考查了分子动理论的内容、物态变化,属于基础题。
解:A、打扫卫生时的尘土不是分子,故A错误;
B、玻璃破碎后,分子间的距离太大,导致玻璃破碎处分子间斥力和引力可以忽略不计,几乎无分子作用力,故B正确;
C、游泳之后从水中出来,风一吹感觉特别冷,是由于身体表面的水汽化吸热,与“水的比热容较大”这个特性无关,故C错误;
D、液体难以被压缩,说明液体分子间存在斥力,故D错误。故选:B。
B
布置作业
1.基础性作业:完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业:如图所示,已知铅柱的接触面积约为1×10-4m2,两只灭火器总重130N,大气压值取p0=1×105Pa,铅柱的质量忽略不计。请你利用这些数据证明:粘合的铅柱能先后拉起钩码和灭火器不是大气压作用的结果,而是因为分子间存在引力。
因为灭火器静止在半空中,此时受力平衡,对其进行受力分析得,如果是大气压的作用,大气压力应该与灭火器的重力平衡。大气压力为
F=p0S=1.0×105Pa×1.0×10-4m2=10N,
因为灭火器对铅柱的拉力大小即为灭火器的重力,而灭火器的重力为G=130N,通过计算可得F<G,大气压的作用不足以和重力平衡,所以是粘合的铅柱分子间存在引力拉起了灭火器,不是大气压作用的结果。
思路指导