“走進分子世界”典例解析

許東明

在“走進分子世界”的學習中，要求我們明確分子動理論的三點主要內容：物質是由分子組成的；一切分子都在永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在斥力和引力.在具體問題中能結合所學知識對一些現象作出解釋，或者通過一些現象的描述來總結出具體的結論.

例1 液體表面部分分子掙脫其他分子的束縛，逃逸到空氣中，這是蒸發(fā)的微觀本質；同樣，固體表面分子也可以逃逸到空氣中，這是升華的微觀本質；把糖塊放進水中，糖分子會跑到水分子的間隙中去，這是溶解的微觀本質.由此看來，上述三種現象有著相同的微觀本質，它們的共同特征是

.通過上述三種人眼可以觀察到的宏觀現象，我們可以推斷出微觀世界的分子的運動狀態(tài)是 .

解析 分析題意時，我們應抓住題干每一種現象都涉及的兩種物質、分子、間隙及逃逸，弄清第一個詞想說明的問題，再通過分析、概括題中敘述可知它們的共同特征是：物質由分子組成，分子間存在間隙，不同的物質相互接觸時可彼此進入對方.由題中三種人眼可以觀察到的宏觀現象，可以推斷一切物體的分子都在永不停息地做無規(guī)則的運動.

答案 物質由分子組成，分子間存在間隙，不同的物質相互接觸時可彼此進入對方

一切物體的分子都在永不停息地做無規(guī)則的運動

說明 （1）物理概括，就是根據所提供的物理情景，在抽象分析的基礎上，把所有反映物理事物本質的屬性結合為一個整體，形成關于物理事物的整體的和一般的認識，進而把這種一般的認識推廣到同類事物，把握同類事物的共同性和一般性.（2）由可以直接感知（包括視覺、嗅覺、味覺和觸覺等）的宏觀現象去推測不可直接感知的物質的微觀本質，是探究物質結構的常用方法之一.

例2 如圖1所示，圖甲是一個鐵絲圈，中間松松地系一根棉線；圖乙是將鐵絲圈浸過肥皂水；圖丙表示用手碰一下棉線的一邊；圖丁表示一邊的肥皂液薄膜破了，棉線被拉向另一邊.這個實驗說明了（ ）.

A.物體是由大量分子組成的

B.組成物體的分子不停止地運動

C.分子間有間隙

D.分子間存在著吸引力

解析 圖乙是浸過肥皂水的鐵絲圈，棉線兩邊的肥皂液薄膜對棉線都有吸引力，所以棉線仍是松松的；而圖丁棉線的一邊肥皂薄膜破了，而另一邊沒有破，沒有破這邊肥皂薄膜就對棉線有吸引力，所以棉線就緊緊彎向有肥皂薄膜這邊.本題應選D.

說明 本題極易錯解，原因之一是對這一個實驗的過程不能很好理解，尤其是對于圖乙中棉線是松松的不能正確理解，誤認為此時線不受肥皂液薄膜的引力；其二是沒有搞清楚本題棉線彎向另一側的原因.四個選項的闡述一個都不錯，但對本題原因的解釋只有選項D是“對癥下藥”的，其余都是不符合題意的.

例3 下列說法中錯誤的是（ ）.

A.用焊錫可以將電路元件焊接牢固，是因為錫和元件的物質間存在著分子引力

B.當溫度降到0℃時，水分子的運動就停止

C.汽車行駛時，帶起一股灰塵在空中飛舞，這不是灰塵的分子運動

D.固體、液體很難被壓縮的原因是分子間空隙很小

解析 用焊錫把電路元件焊接牢固，是因為元件與焊錫、焊錫與元件間存在著分子引力，使元件與元件焊接牢固，所以選項A是正確的.物體的溫度下降，分子的運動速度將變慢；從理論上講，只有當物體的溫度降到絕對零度（-273.16℃）時，分子的無規(guī)則運動才停止，而實際上物體的溫度只能無限接近絕對零度，而不可能降到絕對零度，所以說一切物體的分子都在永不停息地做無規(guī)則的運動.所以B選項是錯誤的.汽車行駛時，帶起的灰塵在空中飛舞，這不是灰塵的分子運動，因為灰塵與分子比較，灰塵太大了，分子太小了，灰塵運動不代表分子的運動，所以選項C是正確的.大量的事實說明分子間存在空隙，固體、液體分子間的距離很小，在壓縮時，分子會產生很大的斥力來阻礙外力的壓縮.所以選項D是正確的.本題應選B.

例4 如圖2所示的各種現象中，能用來說明分子間存在引力的是（ ）.

解析 在水中加入紅墨水后整杯水會變紅，是由于水和紅墨水之間發(fā)生了擴散，故A項說明分子是運動的；酒精混合后，酒精分子鉆進水分子的空隙中的同時，水分子也鉆進酒精分子的空隙中，使得水和酒精混合后總體積變小，故B項說明分子之間存在著空隙；磨平的兩個鉛塊緊壓后使分子間距離小到可以相互吸引而粘在一起，能吊起大鉤碼而不被分開，故C項說明分子間存在引力；堆煤的墻角時間久了會變黑，是由于煤與白石灰之間發(fā)生了擴散，煤分子運動到白石灰內部造成的，故D項說明分子是運動的.本題應選C.

說明 這類問題將有關分子的實驗和現象組合到同一題中，較全面地考查了分子運動理論的有關知識，在觀察圖時必須結合題意并注意圖示的有關文字說明，正確理解圖意，最后作出正確判斷.

例4 小麗、小蘭、小宇同學分別屬于不同的課外探究學習小組.小麗同學的小組將兩個分別裝有空氣和紅棕色二氧化氮氣體的玻璃瓶口對口連接，中間用玻璃板隔開（如圖3所示），當把中間的玻璃板抽掉后，觀察到這樣的現象：紅棕色的二氧化氮跑進上方的空氣瓶中，當然也會有空氣跑到下方的二氧化氮的瓶中，最終兩瓶中氣體的顏色相同.另外，小麗還從《物理周刊》上獲悉，紅棕色二氧化氮氣體的密度比空氣的密度大得多，不可能靠浮力進入到上方的空氣瓶中.

（1）小麗同學的小組探究活動的發(fā)現

（能/不能）作為分子運動的實驗證據.

（2）小蘭同學的小組在探究活動中將“二氧化氮氣體”換成另一種密度未知的有色氣體，出現了與小麗同學的小組活動同樣的現象，總結出分子運動的結論.小宇小組的同學在對小麗、小蘭小組的探究活動分析、評估時發(fā)現小蘭小組的活動及結論有問題.

①小蘭小組的實驗現象不能作為分子是運動的證據.請你說明其中的原因.

②只要對小蘭小組的實驗稍作改進，根據實驗現象仍然可以得出分子是運動的結論.請你告訴小蘭應該如何改進.

解析 在小麗同學小組的實驗探究中，將空氣和紅棕色二氧化氮氣體的玻璃瓶之間的玻璃板抽去后，兩瓶中的氣體逐漸混合，表明空氣和二氧化氮彼此進入了對方，由于空氣密度小于二氧化氮的密度，所以物質之間的這種擴散只能是分子本身運動的結果，故能表明分子是永不停息地運動的.對于另一種密度未知的有色氣體來說，它的密度如大于空氣密度則能說明，如密度小于空氣密度則不能說明，有可能是浮力產生的.針對這一情況，我們可再做一次實驗，將有另一種密度未知的有色氣體和空氣的瓶子上下調換，如出現相同的現象則可得出分子是運動的結論.

答案 （1）能 （2）①有色氣體跑到空氣瓶中去的原因可能是有色氣體的密度比空氣的密度小，有色氣體在浮力作用下上升，而不是分子運動的結果.②在前面的實驗的基礎上，將一瓶同樣的有色氣體放在空氣瓶的上方，重做前面的實驗，觀察有色氣體能否進入空氣瓶中去.

說明 實驗結論是對相關實驗條件、實驗現象、實驗數據進行分析、歸納而概括出來的.在不同的實驗條件下有可能出現相同的實驗現象，這就要求我們在進行實驗的過程中，抓住實驗條件，把握實驗的本質，這樣才能得出正確的結論.

例5 把一塊表面很干凈的玻璃板水平地掛在彈簧測力計下（如圖4甲所示），手持彈簧測力計上端，將玻璃板放到恰好與水槽內水面相接觸位置（如圖4乙所示），并慢慢向上提彈簧測力計.試說出這兩次彈簧測力計示數有何不同，其原因是什么？

解析 把玻璃板掛在彈簧測力計下，此時彈簧測力計的示數等于物體的重力.把玻璃板放在水面上后，玻璃板與水之間存在分子間的作用力，向上提彈簧測力計，使玻璃板與水分子間距離增大，分子間的作用力表現為引力，所以彈簧測力計的示數會變大.

說明 解答題以小實驗或生活中的應用為命題背景，著重提升分析實際問題和語言表達能力.對于解答題，其一般步驟是：首先應弄清題設的條件和要解答的問題；其次是根據題設的條件和要解答的問題確定需要用到的物理知識；其三則根據物理知識和“條件”“問題”進行邏輯推理；最后組織文字闡明結論.

下面請同學們用物理知識說明：把透明膠帶在字上壓緊后一拉，能將紙上的字撕扯下來的道理.

答案 當膠帶在紙面上壓緊后，膠帶上的膠質分子與紙質分子之間的引力大于紙內分子間的引力，所以紙面表面（即有字的一層）就被撕扯下來了.