分子动力论123节.docx
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分子动力论123节
龙文教育教师1对1个性化教案
学生
姓名
王蕊
教师
姓名
刘强
授课
日期
2013.9.6
授课
时段
20:
00-22:
00
课题
第一节物体是由大量分子组成的、第二节测量分子的大小
第三节分子热运动
教学
目标
1.深刻分子动理论的内容
2.掌握油膜法测量分子大小的实验原理、步骤和数据处理
3.理解扩散运动和布朗运动的联系和区别
教
学
步
骤
及
教
学
内
容
一、教学内容
第一节物体是由大量分子组成的、第二节测量分子的大小
知识点一、阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁
(1)微观量指:
分子体积V、分子直径d、分子质量m
(2)宏观量指:
物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、
物体的密度
(3)关系:
知识点二、测量分子的大小
1、实验原理
2、实验器材
浅盘、痱子粉、注射器、、有机玻璃板、彩笔、坐标纸、铅笔及油酸溶液.
3、实验步骤
第三节分子热运动
知识点一、扩散现象
扩散现象的特点
知识点二、布朗运动
(1)布朗运动的特点:
(2)布朗运动产生的原因:
(3)布朗运动的意义
知识点三、分子热运动
二、例题讲解
三、巩固练习
四、针对训练
教导处签字:
日期:
年月日
作业
布置
学习过程评价
学生对于本次课的评价
特别满意□满意□一般□差□
教师评定
1、学生上次作业评价
好□较好□一般□差□
2、学生本次上课情况评价
好□较好□一般□差□
家长
意见
家长签名:
心灵
鸡汤
★学习靠自己,进步靠努力。
每天比别人多付出一点点,将来比别人收获多许多。
★好成绩来源于持之以恒的努力,好前程来源于永不懈怠的刻苦。
★想做好大事情,必先得将小事情做漂亮。
想有好成绩的人,就必须上好每一堂课,做好每一次作业。
第一节物体是由大量分子组成的、第二节测量分子的大小
知识点一、阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁
(1)微观量指:
分子体积V、分子直径d、分子质量m
(2)宏观量指:
物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、
物体的密度
(3)关系:
①分子的质量:
②分子的体积:
③物体所含的分子数:
或
注:
固、液体分子可以近似地认为紧密地靠在一起而气体分子间有一个很大的间隙,由上面②式求得的V并非是一个分子自身的体积而是一个气体分子平均占据的空间(立方体)的体积。
设该立方体的边长为a,则气体分子的平均间距为
知识点二、测量分子的大小
1、实验原理
油酸分子C17H33COOH由和两部分构成.其中对水有很强的亲和力,当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,使油酸分子一个挨一个排列,可形成.如果油酸分子可以大致看做球形,油膜的厚度就是分子直径,如图所示.
因此,事先测出一滴油酸的体积V,再测出该滴酸在水面上尽可能散开时油膜的面积S,就可算出油酸分子的直径。
2、实验器材
浅盘、痱子粉、注射器、、有机玻璃板、彩笔、坐标纸、铅笔及油酸溶液.
3、实验步骤
⑴用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积(如1ml)时的滴数.
⑵先往边长约为30~40cm的浅盘里倒入约2cm深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上,再用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上滴,待油酸薄膜的形状稳定后,将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上,然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.
⑶将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板放在上,算出油酸薄膜的面积S.(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位,计算轮廓所围正方形的个数)
⑷根据油酸酒精溶液的浓度,算出1滴溶液中纯油酸的体积V,由d=求出油酸分子的直径d.
考点1.油膜法测分子直径
例题1.在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正确的是()
A.油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能溶入酒精
B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中
C.可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油
D.不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜
例题2.下面是某同学在用油膜法测分子大小的实验过程中的一些操作,其中正确的是()
A.在水盘中洒上痱子粉后,用滴管把一滴油酸滴入水盘中
B.滴入油酸时注射针头离水面约10cm高
C.向水盘中加水时一直加到水平面接近水盘边缘
D.水盘中加入水后立即洒上痱子粉,并立即滴上油酸酒精溶液
例题3.(2009·济宁)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得1mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形方格的边长为1cm.
(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开?
(2)实验测出油酸分子的直径是多少?
(结果保留两位有效数字)(3)如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M,试写出阿伏加德罗常数的表达式.
巩固练习1.用“油膜法估测油酸分子的大小”,实验器材有:
浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.
(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数NB.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止,记下滴入的滴数nC.________________________________________________________________________D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,算出油酸薄膜的面积S
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小________(单位:
cm).巩固练习2.已知某种油的摩尔质量为0.1kg/mol,密度为0.8×103k/m3,现取一滴体积为0.3×10-3cm3的油滴,滴于水面上展成一单分子油膜,测得油膜的面积为0.42m2.试根据上述数据求出阿伏加德罗常数.(保留一位有效数字)
考点2.分子大小与分子数目
例题4.目前记忆体技术可达到的资料储存密度最高为
(1byte=1位元组=8位元),但纳米科技极可能突破此上限。
例如图2所示的设计,钻石表面上的氢与氟原子,可分別代表0与1位元,若纳米碳管探针头的原子(如氮或硼),对氢与氟原子分別具有吸引与排斥作用力,則可据此区別0与1位元。
下列与此奈米科技有关的叙述,正确的是()
(A)氢原子的直径大约为10纳米
(B)纳米碳管探针头的原子直径越大越有利于区別0与1位元
(C)此纳米科技预期可使资料存储密度提高到目前最高密度的数万倍以上
(D)位于表面上代表0与1位元的两种原子,其直径越大越有利于提高资料储存密度
巩固练习3.已知铜的摩尔质量为6.35×10-2kg/mol,密度为8.9×103kg/m3,阿伏伽德罗常数为6.02×1023mol-1,若每个铜原子提供一个自由电子,求铜导体中每立方米体积中的自由电子数。
考点3.气体分子间距的估算
例题5.已知地球表面大气压强为P0,地球半径为R,重力加速度为g,地球周围大气层厚度为h,空气的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N0,试估计地球大气层分子的平均距离。
巩固练习4.已知某气体的摩尔体积为22.4L/mol,摩尔质量为18g/mol,阿伏伽德罗常量为6.02×1023mol-1,由以上数据可以估算出这种气体( )
A.每个分子的质量B.每个分子的体积
C.每个分子占据的空间D.分子之间的平均距离
考点4.固体(液体)分子间距的估算
例题6.已知氯化铯的摩尔质量为168.5g/mol,其分子结构如图所示,氯原子(白点)位于立方体的中心,铯原子(黑点)位于立方体八个顶点上,这样的立方体紧密排列成氯化铯晶体。
已知两个氯原子的最近距离为4×10-10m,则氯化铯的密度为多少?
巩固练习5.已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3,平均摩尔质量为0.029kg/mol.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,取气体分子的平均直径为2×10-10m,若气泡内的气体能完全变为液体,请估算液体体积与原来气体体积的比值.(结果保留一位有效数字)
考点5.阿伏伽德罗常数在生活中的应用
例题7.已知地球半径R=6.4×106m,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,大气压P0=1.0×105Pa,空气平均摩尔质量为M=2.9×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,在下列问题的计算中还可以查用其他数据。
(1)试估算地球周围大气层的空气分子数?
(2)假如把地球大气全部变为液体而分布在地球表面,地球的半径将增大多少?
巩固练习6.在标准状态下一同学做一次深呼吸大约吸入4000cm3的空气,据此估算他做一次深呼吸吸入空气分子数约为多少个?
综合训练
一、选择题
1.关于分子,下列说法中正确的是( )
A.把分子看做小球是对分子的简化模型,实际上分子的形状并不真的都是球形
B.所有分子的直径都相同
C.除有机物的大分子外,不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致
D.测定分子大小的方法有多种,油膜法只是其中的一种方法
2.关于物体中的分子数目,下列说法中正确的是( )
A.质量相等的物体含有相同的分子数B.体积相同的物体含有相同的分子数
C.物质的量相同的物体含有相同的分子数D.体积相同的气体含有相同的分子数
3.某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏伽德罗常量NA,可表示为( )
A.NA=
B.NA=
C.NA=
D.NA=
4.假如全世界60亿人同时数1g水的分子个数,每人每小时可以数5000个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏伽德罗常量NA取6×1023mol-1)( )
A.10年B.1千年C.10万年D.1千万年
5.为了减小“用油膜法估测分子大小”实验的误差,下列可行的( )
A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液,并读出量筒里这些溶液的体积V1,则每滴油酸酒精溶液的体积V2=
B.把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小些
C.先在浅盘内的水中撒入些痱子粉,再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上
D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
二、非选择题
6.水的相对分子质量是18,水的密度是ρ=1.0×103kg/m3,阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023mol-1.则:
(1)水的摩尔质量M=________g/mol或M=________kg/mol;
(2)水的摩尔体积V=________m3/mol;(3)一个水分子的质量m0=________kg;(4)一个水分子的体积V0=________m3;(5)将水分子看成球体,水分子的直径d=________m,一般分子直径的数量级都是________m.
7.在用油膜法估测分子大小的实验中,现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个充入约2cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒.请补充下述估测分子大小的实验步骤:
(1)________(需测量的物理量自己用字母表示).
(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘,等油酸薄膜稳定后,将薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图1-1-4所示.(已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S,不足半个舍去)则油膜面积为________.
(3)估算油酸分子直径的表达式为d=________.
第三节分子热运动
知识点一、扩散现象
扩散现象的特点
①从浓度大处向浓度小处扩散.
②扩散快慢除与物质的状态有关外,还与温度有关.
③从微观机理看,扩散现象说明了物质的分子都在不停地运动着.
知识点二、布朗运动
(1)布朗运动的特点:
①直接的观察对象是悬浮在液体中的微小的固体颗粒.虽然固体颗粒很微小,要用显微镜才能观察到,但它仍是由大量分子组成的宏观物体.
②小颗粒做永不停息地无规则运动,如图11.2—1所示,图中显示的是做布朗运动的微粒的运动情况,不是微粒运动的真实轨迹,因为图中的每段折线,是每隔30s时间观察到的微粒位置的连线.实际上,就是在这短短的30s内小颗粒的运动也是极不规则的.
③固体颗粒越小,布朗运动越明显.④温度越高,布朗运动越激烈.
(2)布朗运动产生的原因:
如图11.2-2所示,图中描绘了一个颗粒受到它周围液体分子撞击的情景.每个液体分子撞击时都给小颗粒一定的冲力,由于小颗粒体积很小,在某一瞬间和它相撞的分子数也比较少,如果从某一个方向撞击的分子数多于从其他方向撞击的分子数,小颗粒受到的冲力就不平衡,它将在冲力大的方向产生加速度.下一瞬间,在另外一个方向上受到的冲力大一些,小颗粒又在那个方向产生加速度.这样,就引起了小颗粒的无规则的运动.
(3)布朗运动的意义
尽管布朗运动本身并不是分子的运动,但由于它的形成原因是由于分子的撞击所致,所以它能反映分子的运动特征,这就是布朗运动的意义所在.具体地讲:
①布朗运动的永不停息,说明分子的运动是永不停息的;②布朗运动的路线是无规则的,说明分子的运动是无规则的;
③温度越高,布朗运动越剧烈,说明分子的无规则运动的剧烈程度也与温度有关,在宏观上与温度有关的现象称做热现象.
布朗运动的种种特征充分表明:
分子做永不停息的无规则运动——热运动.
知识点三、分子热运动
(1)分子的无规则运动叫做热运动.
(2)分子的热运动是与温度有关的现象,温度越高,热运动越剧烈.
(3)宏观上的热现象是物质内部大量分子无规则运动的表现.
(4)实验基础:
布朗运动和扩散现象.温度越高,布朗运动越剧烈,扩散也越快,这都反映了分子的无规则运动跟温度密切相关.
考点1扩散现象
例题1.“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴.”这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗,描写春晴天暖、鸟语花香的山村美景.对于前一句,从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子速度加快,说明当时周边的气温突然________,属于________现象.
巩固练习1.关于扩散现象,下列说法中正确的是()
A.扩散现象不会发生在液体之间B.扩散现象不会发生在固体之间
C.扩散过程快慢与温度无关D.温度越高,扩散过程越快
巩固练习2.下列四种现象中,属于扩散现象的有()
A.雨后的天空中悬浮着很多的小水滴B.海绵吸水
C.在一杯热水中放几粒盐,整杯水很快就会变咸D.把一块煤块贴在白墙上,几年后铲下煤发现墙中有煤
考点2.布朗运动
例题2.下面关于布朗运动的说法中,正确的是()A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动就是悬浮在液体中的固体分子的运动C.布朗运动是液体分子无规则运动的反映D.悬浮的颗粒越大,温度越高,布朗运动就越剧烈巩固练习3.下列关于布朗运动的说法中,正确的是()
A.液体温度越低,布朗运动越显著B.液体温度越高,布朗运动越显著
C.悬浮颗粒越小,布朗运动越显著D.悬浮颗粒越大,布朗运动越显著
巩固练习4.在显微镜下观察稀释了的碳素墨水,将会看到()
A.水分子的运动情况B.碳分子的运动情况C.水分子对碳颗粒的作用D.碳颗粒的无规则运动
巩固练习5.关于布朗运动,下列说法正确的是()
A.布朗运动就是分子运动,布朗运动停止了,分子运动也暂时停止
B.微粒做布朗运动,充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的
C.布朗运动是无规则的,因此它说明了液体分子运动是无规则的
D.布朗运动的无规则,是由于外界条件无规律的变化而引起的
巩固练习6.布朗运动的发现,在物理学上的主要贡献是:
()
A.说明了悬浮微粒时刻做无规则运动B.说明了液体分子做无规则运动
C.说明悬浮微粒无规则运动的激烈程度与温度有关D.说明液体分子与悬浮微粒间有相互作用力
巩固练习7.较大的悬浮颗粒不做布朗运动,其可能的原因是( )
A.液体分子不一定与颗粒相撞B.各个方向的液体分子对颗粒的撞击力相互平衡
C.颗粒的质量大,运动状态难改变D.颗粒分子与液体分子相互作用力达到平衡
考点3.布朗运动的图像
例题3.如图1-3-5所示是关于布朗运动的实验,下列说法中正确的是( )
A.图中记录的是分子无规则运动的情况
B.图中记录的是粒子做布朗运动的轨迹
C.实验中可以看到,粒子越大,布朗运动越明显
D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越激烈
巩固练习8.(2009•北京)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图.图中记录的是( )
A.分子无规则运动的情况
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度--时间图线
D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
巩固练习9.如图11.2-3所示,是做布朗运动小微粒运动路线记录的放大图,颗粒在A点开始计时,每隔30s记下小颗粒所在的一个位置得到B、C、D、E、F、C、H、K、I等点,则小颗粒在75s末时的位置,以下叙述正确的是()
A.一定在CD连线的中点B.一定不在CD连线的中点
C.可能在CD连线上,但不一定是CD连线的中点D.可能在E点
考点4.布朗运动与扩散现象
例题4.下列有关扩散现象与布朗运动的评说中,正确的是()
A.扩散现象和布朗运动都说明分子在永不停息地运动
B.扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C.扩散现象突出说明了物质的迁移规律,布朗运动突出了分子运动的无规则性规律
D.扩散现象与布朗运动都与温度有关
巩固练习10.关于布朗运动和扩散现象,下列说法正确的是()
A.布朗运动和扩散现象都可以在气、液、固体中发生B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的
巩固练习11.下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是()
A.布朗运动、扩散现象和对流在月球表面都能进行
B.布朗运动、扩散现象和对流在宇宙飞船里都能进行
C.布朗运动、扩散现象在月球表面能够进行,而对流则不能进行
D.布朗运动、扩散现象在宇宙飞船里能够进行,而对流不能进行
巩固练习12.对以下物理现象的正确分析是()
①从射来的阳光中,可以看到空气中的微粒在上下飞舞②上升的水蒸气的运动③用显微镜观察悬浮在水中的小碳粒,小碳粒不停地做无规则④向一杯清水中滴入几滴红墨水,红墨水向周围运动
A、①②③属于布朗运动B、④属于扩散现象.C、只有③属于布朗运动D、以上结论均不正确
考点5.分子的热运动
例题5.关于热运动的说法中,正确的是()
A.热运动是物体受热后所做的运动B.温度高的物体中的分子做无规则运动
C.单个分子做永不停息的无规则运动D.大量分子做永不停息的无规则运动
巩固练习13.说明物体内分子做无规则运动的现象有()
A.空气对流B.扩散现象C.布朗运动D.热辐射
巩固练习14.下面所列现象中,能说明分子是不断运动着的是()
A.将香水瓶盖打开后能闻到香味B.汽车开过后,公路上尘土飞扬
C.洒在地上的水,过一段时间就干了D.悬浮在水中的花粉做无规则的运动
综合训练
1.下列说法中,正确的是()A.分子的运动从群体上看有规律性,但单个分子的运动无规律性B.分子的运动轨迹与布朗粒子运动的轨迹相同C.布朗粒子的运动轨迹可以代表某个分子的运动轨迹D.布朗粒子越小运动越明显,揭示了平衡中有不平衡的哲理
2.一个正立方体小颗粒悬浮在液体中,t=0时刻,假设前后和上下两面的撞击均衡,而来自右边的撞击作用比左边的小;t=t1时刻,前后和左右的撞击均衡,上方受到的撞击比下方受到的撞击作用大.在这段时间内,颗粒的运动应该是(初始时刻粒子静止)()
A.先水平向右运动,然后坚直向下运动B.先水平向左运动,然后竖直向上运动
C.先水平向右运动,然后斜向下运动D.先水平向右运动,然后斜向上运动
3.较大的悬浮颗粒不做布朗运动,是由于()
A.液体分子不一定与颗粒相撞B.各个方向的液体分子对颗粒冲力的平均效果相互平衡
C.颗粒的质量大,不易改变运动状态D.颗粒分子本身的热运动缓慢
4.以下实验中,证明分子做无规则运动的实验是()
A.布朗运动实验B.油膜实验C.酒精和水混合实验D.离子显微实验
5.下列哪些现象属于热现象()
A.把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上,经相当长的一段时间把它们再分开,会看到它们相接触的面都是灰蒙蒙的
B.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时尝到了胡椒的味道
C.含有泥沙的水经一定时间会澄清
D.用砂轮打磨零件而零件温度升高
知识点四、分子间存在相互作用的引力和斥力
分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系
(1)经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。
但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些,如图1中两条虚线所示。
(2)由于分子间同时存在引力和斥力,两种力的合力又叫做分子力。
在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。
当两个分子间距在图象横坐标r0距离时,分子间的引力与斥力平衡,分子间作用力为零,r0的数量级为10-10m,相当于r0位置叫做平衡位置。
当分子间距离r<r0时,分子间引力和斥力都随距离减小而增大,但斥力增加得更快,因此分子间作用力表现为斥力。
当r>r0时,引力和斥力都随距离的增大而减小,但是斥力减小的更快,因而分子间的作用力表现为引力,但它也随距离增大而迅速减小,当分子距离的数量级大于10-9m时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略不计了。
考点1.分子力的实质
例题1.以下关于分子力的说法,正确的是()
A.分子间既存在引力也存在斥力B.液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力
C.气体分子这间总没有分子力的作用D.扩散现象表明分子间不存在引力
巩固练习1.以下关于分子力的说法,正确的是()
A.分子间既存在引力也存在斥力B.液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力
C.气体分子这间总没有分子力的作用D.扩散现象表明分子间不存在引力
巩固练习2.下列现象能说明分子之间有相互作用力的是( ).
A.一般固体难于拉伸,说明分子间有引力
B.一般液体易于流动和变成小液滴,说明液体分子间有斥力
C.用气筒给自行车胎打气,越打越费力,说明压缩后的气体分子间有斥力
D.高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出,这是钢分子对油分子的斥力
巩固练习3.下列说法哪些是正确的()
A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现
B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现
C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现
D.用力拉铁棒的两
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