“走进分子世界”典例解析

许东明

在“走进分子世界”的学习中，要求我们明确分子动理论的三点主要内容：物质是由分子组成的；一切分子都在永不停息地做无规则运动；分子间存在斥力和引力.在具体问题中能结合所学知识对一些现象作出解释，或者通过一些现象的描述来总结出具体的结论.

例1 液体表面部分分子挣脱其他分子的束缚，逃逸到空气中，这是蒸发的微观本质；同样，固体表面分子也可以逃逸到空气中，这是升华的微观本质；把糖块放进水中，糖分子会跑到水分子的间隙中去，这是溶解的微观本质.由此看来，上述三种现象有着相同的微观本质，它们的共同特征是

.通过上述三种人眼可以观察到的宏观现象，我们可以推断出微观世界的分子的运动状态是 .

解析 分析题意时，我们应抓住题干每一种现象都涉及的两种物质、分子、间隙及逃逸，弄清第一个词想说明的问题，再通过分析、概括题中叙述可知它们的共同特征是：物质由分子组成，分子间存在间隙，不同的物质相互接触时可彼此进入对方.由题中三种人眼可以观察到的宏观现象，可以推断一切物体的分子都在永不停息地做无规则的运动.

答案 物质由分子组成，分子间存在间隙，不同的物质相互接触时可彼此进入对方

一切物体的分子都在永不停息地做无规则的运动

说明 （1）物理概括，就是根据所提供的物理情景，在抽象分析的基础上，把所有反映物理事物本质的属性结合为一个整体，形成关于物理事物的整体的和一般的认识，进而把这种一般的认识推广到同类事物，把握同类事物的共同性和一般性.（2）由可以直接感知（包括视觉、嗅觉、味觉和触觉等）的宏观现象去推测不可直接感知的物质的微观本质，是探究物质结构的常用方法之一.

例2 如图1所示，图甲是一个铁丝圈，中间松松地系一根棉线；图乙是将铁丝圈浸过肥皂水；图丙表示用手碰一下棉线的一边；图丁表示一边的肥皂液薄膜破了，棉线被拉向另一边.这个实验说明了（ ）.

A.物体是由大量分子组成的

B.组成物体的分子不停止地运动

C.分子间有间隙

D.分子间存在着吸引力

解析 图乙是浸过肥皂水的铁丝圈，棉线两边的肥皂液薄膜对棉线都有吸引力，所以棉线仍是松松的；而图丁棉线的一边肥皂薄膜破了，而另一边没有破，没有破这边肥皂薄膜就对棉线有吸引力，所以棉线就紧紧弯向有肥皂薄膜这边.本题应选D.

说明 本题极易错解，原因之一是对这一个实验的过程不能很好理解，尤其是对于图乙中棉线是松松的不能正确理解，误认为此时线不受肥皂液薄膜的引力；其二是没有搞清楚本题棉线弯向另一侧的原因.四个选项的阐述一个都不错，但对本题原因的解释只有选项D是“对症下药”的，其余都是不符合题意的.

例3 下列说法中错误的是（ ）.

A.用焊锡可以将电路元件焊接牢固，是因为锡和元件的物质间存在着分子引力

B.当温度降到0℃时，水分子的运动就停止

C.汽车行驶时，带起一股灰尘在空中飞舞，这不是灰尘的分子运动

D.固体、液体很难被压缩的原因是分子间空隙很小

解析 用焊锡把电路元件焊接牢固，是因为元件与焊锡、焊锡与元件间存在着分子引力，使元件与元件焊接牢固，所以选项A是正确的.物体的温度下降，分子的运动速度将变慢；从理论上讲，只有当物体的温度降到绝对零度（-273.16℃）时，分子的无规则运动才停止，而实际上物体的温度只能无限接近绝对零度，而不可能降到绝对零度，所以说一切物体的分子都在永不停息地做无规则的运动.所以B选项是错误的.汽车行驶时，带起的灰尘在空中飞舞，这不是灰尘的分子运动，因为灰尘与分子比较，灰尘太大了，分子太小了，灰尘运动不代表分子的运动，所以选项C是正确的.大量的事实说明分子间存在空隙，固体、液体分子间的距离很小，在压缩时，分子会产生很大的斥力来阻碍外力的压缩.所以选项D是正确的.本题应选B.

例4 如图2所示的各种现象中，能用来说明分子间存在引力的是（ ）.

解析 在水中加入红墨水后整杯水会变红，是由于水和红墨水之间发生了扩散，故A项说明分子是运动的；酒精混合后，酒精分子钻进水分子的空隙中的同时，水分子也钻进酒精分子的空隙中，使得水和酒精混合后总体积变小，故B项说明分子之间存在着空隙；磨平的两个铅块紧压后使分子间距离小到可以相互吸引而粘在一起，能吊起大钩码而不被分开，故C项说明分子间存在引力；堆煤的墙角时间久了会变黑，是由于煤与白石灰之间发生了扩散，煤分子运动到白石灰内部造成的，故D项说明分子是运动的.本题应选C.

说明 这类问题将有关分子的实验和现象组合到同一题中，较全面地考查了分子运动理论的有关知识，在观察图时必须结合题意并注意图示的有关文字说明，正确理解图意，最后作出正确判断.

例4 小丽、小兰、小宇同学分别属于不同的课外探究学习小组.小丽同学的小组将两个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶口对口连接，中间用玻璃板隔开（如图3所示），当把中间的玻璃板抽掉后，观察到这样的现象：红棕色的二氧化氮跑进上方的空气瓶中，当然也会有空气跑到下方的二氧化氮的瓶中，最终两瓶中气体的颜色相同.另外，小丽还从《物理周刊》上获悉，红棕色二氧化氮气体的密度比空气的密度大得多，不可能靠浮力进入到上方的空气瓶中.

（1）小丽同学的小组探究活动的发现

（能/不能）作为分子运动的实验证据.

（2）小兰同学的小组在探究活动中将“二氧化氮气体”换成另一种密度未知的有色气体，出现了与小丽同学的小组活动同样的现象，总结出分子运动的结论.小宇小组的同学在对小丽、小兰小组的探究活动分析、评估时发现小兰小组的活动及结论有问题.

①小兰小组的实验现象不能作为分子是运动的证据.请你说明其中的原因.

②只要对小兰小组的实验稍作改进，根据实验现象仍然可以得出分子是运动的结论.请你告诉小兰应该如何改进.

解析 在小丽同学小组的实验探究中，将空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶之间的玻璃板抽去后，两瓶中的气体逐渐混合，表明空气和二氧化氮彼此进入了对方，由于空气密度小于二氧化氮的密度，所以物质之间的这种扩散只能是分子本身运动的结果，故能表明分子是永不停息地运动的.对于另一种密度未知的有色气体来说，它的密度如大于空气密度则能说明，如密度小于空气密度则不能说明，有可能是浮力产生的.针对这一情况，我们可再做一次实验，将有另一种密度未知的有色气体和空气的瓶子上下调换，如出现相同的现象则可得出分子是运动的结论.

答案 （1）能 （2）①有色气体跑到空气瓶中去的原因可能是有色气体的密度比空气的密度小，有色气体在浮力作用下上升，而不是分子运动的结果.②在前面的实验的基础上，将一瓶同样的有色气体放在空气瓶的上方，重做前面的实验，观察有色气体能否进入空气瓶中去.

说明 实验结论是对相关实验条件、实验现象、实验数据进行分析、归纳而概括出来的.在不同的实验条件下有可能出现相同的实验现象，这就要求我们在进行实验的过程中，抓住实验条件，把握实验的本质，这样才能得出正确的结论.

例5 把一块表面很干净的玻璃板水平地挂在弹簧测力计下（如图4甲所示），手持弹簧测力计上端，将玻璃板放到恰好与水槽内水面相接触位置（如图4乙所示），并慢慢向上提弹簧测力计.试说出这两次弹簧测力计示数有何不同，其原因是什么？

解析 把玻璃板挂在弹簧测力计下，此时弹簧测力计的示数等于物体的重力.把玻璃板放在水面上后，玻璃板与水之间存在分子间的作用力，向上提弹簧测力计，使玻璃板与水分子间距离增大，分子间的作用力表现为引力，所以弹簧测力计的示数会变大.

说明 解答题以小实验或生活中的应用为命题背景，着重提升分析实际问题和语言表达能力.对于解答题，其一般步骤是：首先应弄清题设的条件和要解答的问题；其次是根据题设的条件和要解答的问题确定需要用到的物理知识；其三则根据物理知识和“条件”“问题”进行逻辑推理；最后组织文字阐明结论.

下面请同学们用物理知识说明：把透明胶带在字上压紧后一拉，能将纸上的字撕扯下来的道理.

答案 当胶带在纸面上压紧后，胶带上的胶质分子与纸质分子之间的引力大于纸内分子间的引力，所以纸面表面（即有字的一层）就被撕扯下来了.