教学目的

1．了解分子动理论的初步知识。

2．了解扩散现象的重要意义。

3．培养学生抽象思维能力。

教学重点

分子动理论的三个要点。

教学难点

宏观的物理现象揭示了物质的微观结构。

教具

广口瓶、玻璃片、二氧化氮气体、量筒、清水和硫酸铜溶液、分子内聚力演示器、钩码

教学过程

(一)引入

上一章中的滚摆实验说明了动能和势能可以相互转化。但是大家也看到了滚摆上升的高度一次比一次小，最终停下来。滚摆的机械能哪里去了？

一个乒乓球在地面上往返跳，最终停下来，乒乓球原来具有的机械能哪里去了？

一粒飞行的子弹具有动能，子弹打中物体后留在物体内，子弹原有的机械能哪里去了？

这些物体的机械能没有了，机械能转化为其他形式的能枣内能。

内能，顾名思义，这种能一定在物的内部。所以我们先学习物质内部的结构。

(二)分子动理论

1．我们在化学课中已经学过，物质由大量分子构成。分子是保持物质化学性质的最小微粒。

分子很小，用肉眼是不能直接观察到的。分子小到什么程度，通过以下的数据可以说明。一克的水中含有大约3×1022个水分子；体积是1厘米3的空气中大约有207×1019个分子；如果把分子看作球形，一般的分子的直径是百亿分之几米，即把百亿个分子一个挨一个的排成一队，才只有几米长。这些数据足以说明分子是非常小的，而组成物质的分子数目的非常多的。这就是分子动理论的第一个要点：物质由大量分子组成。

2．分子永不停息地做无规则运动。

物质由大量分子构成，分子的数目非常之大，体积非常之小，这就为我们直接研究大量分子的状态带来了困难。但是我们可以通过某些实验间接地窥探到物质内部分子的情况。

(1)实验：气体的扩散。（边讲述、边实验）这个广口瓶中充满了红棕色的二氧化氮气体，用玻璃片盖住。上面用一个充满空气的广口瓶口向下放在玻璃片上，二氧化氮气体的密度比空气大。现在把两个瓶口之间的玻璃片抽出，注意观察发生什么现象。（学生观察后再回答）

我们发现下面的瓶子中气体的红棕色变浅，上面的瓶子中气体的颜色也渐渐变成了浅的红棕色。直到两个瓶子中的气体颜色均匀了为止。

装有空气的瓶子中颜色变深，说明二氧化氮气体的分子运动到空气中去了。而空气的一部分分子运动到下面的瓶子中去了。最后两种气体均匀地混在一起。像这样，不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象有力地说明了气体的分子是不停地运动。

(2)实验：液体的扩散（边演示、边讲述）。不仅气体能发生扩散现象，液体也能发生扩散，只是比气体扩散的慢很多。量筒中装硫酸铜溶液，上面装有一半清水，水的密度小，在上面。二者之间的界限很清晰。我们盖上盖子，过几天再来观察液体的扩散现象。

液体的扩散现象说明了液体分子是不停地运动。

(3)固体也能发生扩散。

扩散现象说明物质的分子永不停息地做无规则运动。这是分子动理论的第二个要点。

3．分子间有相互作用的引力和斥力

扩散现象不仅说明分子不停地运动，也说明物体中分子之间有孔隙；才能使其他物体的分子“有孔可入”、“有缝可钻”。

分子之间有间隙，为什么不散开反而聚合在一起呢？我们通过下面的实验来说明。

(1)实验：铅块分子间的吸引力（边演示、边讲述）。这是两个铅块，我们用小刀把它们的表面切平、切干净，然后用力把铅压紧。松开手后两个铅块结合在一起，在铅块下挂一个钩码也不能把它们拉开。

这个实验说明了分子之间存在着吸引力。但是这种引力只有在分子间距离很近时才明显，这就是实验前必须把铅块表面切平的道理。

(2)分子之间有引力，而且分子之间又有空隙，那么为什么固体和液体的体积又很难被压缩呢？这是因为分子之间不但有引力，同时还有斥力的缘故。

分子之间既有引力同时又有斥力，这一点很难理解。其实，引力和斥力并不是大小相等且同时存在的。引力和斥力的作用范围不同。一般地说，当分子间距离小于10-10米时，斥力起主要作用；当分子间距离大于10-10米时，引力起主要作用。这就如同是两个小球之间用一个弹簧相连，小球相距10-10米。当小球距离缩短时，斥力为主；当小球间距离增大时，引力为主。

分子间的引力和斥力都随距离的增大而迅速减小，当距离增大到分子直径的10倍时，分子之间的作用就变得十分微小，可以忽略不计。气体分子就是如此，可以认为气体间的分子之间没有相互作用力。

分子动理论的第三个要点是物质的分子之间有相互作用的引力和斥力。

(三)总结

分子动理论的基本要点有三个：一是物质由大量分子组成；二是分子永不停息地做无规则运动；三是分子之间有相互作用的引力和斥力。

扩散现象说明了分子永不停息地做无规则运动，它是分子运动的实验基础。

通过物体的宏观现象可以提示物质内部的微观结构，这是物理学中研究物质结构的常用的思想方法。

(四)布置作业

(1)复习课文。

(2)习题1和2。（盛重光）

说明

一、按照教学大纲的要求，本课时的教学内容属于“知道”这种较低层次的。但是分子动理论确是分子物理学和热学的基础。学生能真正了解分子动理论的基本要点，无疑对进一步学习高中物理和了解有关物体的内能是有好处的。所以，建议教师努力创造演示实验的条件，准备丰富的带有趣味性的材料，以提高学生的学习兴趣，真正知道分子动理论的内容。

二、分子动理论实属研究物体的微观结构。但是分子之小、数量之大、运动状态之千差万别，瞬息万变，致使我们根本无法逐个去研究。借助于物体的宏观特性的研究，间接地窥探物质的微观结构，这是统计物理的基本研究方法。所以应从现在开始，向学生渗透这种科学方法，对开发学生智力、培养能力是大有裨益的。

三、液体扩散的实验需要的时间过长，远不是一课时所能完成的。但是建议给学生演示，也是有好处的。下载本文