师：好，同学们好，我们开始上课。世界万物由什么组成？它们有最小结构吗？宇宙从何而来，又将如何演化？面对这些问题，人类从未停止探索的脚步。本单元，我们将跟随科学家的脚步，向物质世界的两极——极大的宇宙尺度和极小的物质内部微观结构进军。今天，7.1 第一节，我们走进分子世界，探索极小的物质世界。

　　当科学家研究物质内部微小结构时，遇到了困难。我们凭肉眼无法直接看到物质内部结构，怎么研究呢？科学家利用模型研究方法建模。先给同学们简要介绍一下这种方法。首先，科学家依据有限的现象，对物质内部结构提出一个模型，这个模型目前处于猜想层面。此猜想是否可靠，需要借助更多证据去检验、验证。比如说，空气看不见、摸不着，我们身边是否存在空气，空气有怎样的性质，可能就需要用到这种研究方法。虽然空气看不见、摸不着，但我们可以通过风吹树摇、风吹草动等现象提出猜想：存在空气，且空气具有流动性。随后，我们从身边找寻更多现象、证据，证实了空气确实存在且具有流动性，从此这就成了一个公认的结论。本章我们会一直使用这种建模方法，这节课，我们就来感受一下如何建模。建模需要一些现象支持，我们依据一定的事实和现象，对物质微观结构进行猜想，而不是随意猜测。

　　实验器材有木炭，没有木炭也可用素描铅笔替代，还需要放大镜、白纸。用木炭在白纸上画一条线，看起来这条线好像是连续的。透过放大镜观察，会看到这条线并不连续，而是由一个一个小颗粒组成。物质可分吗？它们是连续体吗？我们再来看另一个实验。实验器材有一端开口的细玻璃管、水、染色后的酒精。首先往细玻璃管中加入一半体积的水，再加一半体积的酒精，直到液面到达管口。此时，水和酒精的总体积占据了细玻璃管的整个空间。用橡皮塞堵住管口，将细玻璃管倒立，如此反复，让水和酒精充分混合。混合后，我们看到水和酒精的总体积低于混合前的总体积。原先混合前液面到达管口，充满整个玻璃管空间，现在管口空出了约一厘米左右的空间，说明混合后总体积变小。这个现象说明了什么？关于物质内部的微小结构，你现在头脑中有怎样的模型？接下来，为同学们关于模型的猜想提供更多现象。固体物质，比如课桌，看起来形态连续，好像是一个整体，不可分，它真的可分吗？有没有内部结构呢？它们真的连续吗？看这样一个资料，将机油装入一个很厚、相当坚固的固体钢桶中，加上 2 万个标准大气压的高压，结果发现钢桶“出汗”了，也就是说机油从钢桶里面渗透出来了。

　　关于物质的微观结构，课本为同学们提供了以下三种模型，你认为哪种模型能够解释我们刚才观察到的现象？第一个模型，物质是可分的，可以分成一个一个的微粒，但是微粒之间紧靠在一起，没有空隙。第二个模型，固体物质是可分的，由微粒组成；液体是不可分的，连成一片。第三个模型，物质不管是固态、液态还是气态，都是由微粒组成，是可分的，并且这些微粒之间都有空隙。请你选择一种模型来解释刚才的三个现象。

　　生：有同学选择一。

　　师：同学们看，他说由微粒组成，但是微粒之间没有空隙。这个模型可不可靠？

　　生：老师，不可靠。

　　师：为什么？刚才水和酒精混合后，我们看到总体积变小了。如果构成物质的这些微粒之间没有空隙，那么混合后的总体积应该等于混合前的总体积。肯定要有空隙，它们进入到彼此的空隙，总体积才会变小。如果这个模型无法解释刚才的现象，说明这个模型就需要进行修正，甚至我们要提出新的模型。究竟有没有空隙？液态物质不可分，是连续的？哦，还是刚才那个现象，它要进入彼此的空隙，说明它们也是由微粒组成的，这些液态微粒之间也是有空隙的，总体积才会变小。那固态物质呢，固态物质也是由微粒组成吗？哪个现象支持这个模型？

　　生：老师，刚才碳素笔在纸上画线，看起来连续，但放大后会看到一个一个的颗粒，说明固态物质也是可分的，也是由微粒组成的。

　　师：那么组成固态物质的微粒之间有空隙吗？有什么现象支持这个模型？

　　生：刚才老师补充的资料，加压后机油可以从很厚的钢桶中渗透出去，说明组成固态物质的微粒之间也是有空隙的。