第一节探索微观世界的历程
本章内容要点
五个概念:基本粒子、核裂变、核聚变、不可再生能源、可 再生能源
两个模型:原子的核式结构模型、夸克模型 一个“学说”：宇宙大爆炸学说 一个重要定律：能量转化与守恒定律 一种方法:模型法
地一节探索微观世界的历程
学习目标
学习目标
1. 了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断地深入。
2. 了解电子的发现过程和原子的核式结构模型。
3. 了解夸克模型。
4. 初步了解纳米材料的应用和发展前景。
知识复习
1.化学课上学习的“分子是保持物质化学性质的最小微粒”，“原子是化学变化中的最小微粒”。
2. 分子由原子组成。
3. 纳米是一个长度单位，符号为nm，l nm=10-9 m。
知识点一 探索历程
1. 思维的火花
古希腊学者德谟克里特认为“大自然的万物都由看不见的微小粒子—原子构成。原子不能消失，但也不会无中生有。”尽管他的见解缺少科学实验的基础，但后来的历史发展表明，他的思维闪烁着真理的火花。
2. 走向科学
(1) 原子论的确立
17世纪下半叶和18世纪，以玻意耳和道尔顿为代表的科学家复活和确立了物质是由原子构成的学说一原子论。
(2) 近代原子论发现并确认如下事实：
①多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物；
②一些物质不能由其他物质通过化学反应来合成，这些物质称为单质，也称为元素;
③对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是不相同的。原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元。
(3) 分子论
1811年，意大利科学家阿伏伽德罗指出，无论化合物还是单质，它们一般并不是直接由原子组成的，而是由几个原子相结合的分子构成的。单质的分子由同种原子构成，化合物的分子由两种或两种以上的原子构成。
例1 最早提出“原子”一词的是（ ）
A.人亚里士多德 B.柏拉图
C.德漠克里特 D.达•芬奇
1. 思维的火花
古希腊学者德谟克里特认为“大自然的万物都由看不见的微小粒子—原子构成。原子不能消失，但也不会无中生有。”尽管他的见解缺少科学实验的基础，但后来的历史发展表明，他的思维闪烁着真理的火花。
2. 走向科学
(1) 原子论的确立
17世纪下半叶和18世纪，以玻意耳和道尔顿为代表的科学家复活和确立了物质是由原子构成的学说一原子论。
(2) 近代原子论发现并确认如下事实：
①多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物；
②一些物质不能由其他物质通过化学反应来合成，这些物质称为单质，也称为元素;
③对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是不相同的。原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元。
(3) 分子论
1811年，意大利科学家阿伏伽德罗指出，无论化合物还是单质，它们一般并不是直接由原子组成的，而是由几个原子相结合的分子构成的。单质的分子由同种原子构成，化合物的分子由两种或两种以上的原子构成。
例1 最早提出“原子”一词的是（ ）
A.人亚里士多德 B.柏拉图
C.德漠克里特 D.达•芬奇
答案:C
例2 下列事实中，不是近代原子论确立的内容是（ ）
A.多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物
B. —些不能由其他物质通过化学反应来合成的物质称为元素
C. 原子是元素保持化学性质不变的不可再分的单元，每种元素的原子相同
D. 对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是 不相同的
A.多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物
B. —些不能由其他物质通过化学反应来合成的物质称为元素
C. 原子是元素保持化学性质不变的不可再分的单元，每种元素的原子相同
D. 对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是 不相同的
答案:C
知识点二 原子结构
1. 揭开原子的"面纱”
(1) 19世纪下半叶，人们发现了阴极射线。
(2) 1897年,英国物理学家汤姆孙通过实验发现，阴极射线是一种带负电的粒子流，后来人们把这种粒子称为电子。
2. 原子核的发现
(1)散射实验
20世纪初，人们发展了一种实验方法:用一些已知的粒子，如电子、α粒子等轰击很薄的金属箔，它们与金属原子会产生相互作用而发生偏转。 通过观察这些粒子穿过箔片时的偏转情况，可以获得原子内部的信息。这种实验叫散射实验。
(2) 原子核的发现及核式结构模型
卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心是原子核，电子在核外绕着原子核髙速运动，就像行星绕着太阳 运动一样。
(3)其他粒子的发现
人员、时间、发现或提出物质理论
______________________________________________
1919 年 至1932年：卢瑟福和査德威克
质子、中子，确定原子核由质子、中子组成
______________________________________________
介子：质量介于质子和电子之间 超子:质量大于质子
______________________________________________
1949 年 至1964年
费米、杨振宁、坂田昌一、盖 尔曼
夸克模型.：质子、中子、介子、超子等都由三种基础粒子组成，分别称为上夸克、下夸克和奇异夸克
______________________________________________
1974 年
丁肇中、里克特
发现J/ψ粒子，又发现了粲夸克、底夸克 和顶夸克
______________________________________________
例3 物理学中一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。
(1) 1811年，意大利科学家阿伏伽德罗将组成物质的仍能保持其化学 性质不变的最小微粒命名为________。1911年，英国科学家 _________在 进行了 a粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型。
(2) 以氢原子为例，下图的四个图中能正确示意氢原子核式结构的是（ ）
1. 揭开原子的"面纱”
(1) 19世纪下半叶，人们发现了阴极射线。
(2) 1897年,英国物理学家汤姆孙通过实验发现，阴极射线是一种带负电的粒子流，后来人们把这种粒子称为电子。
2. 原子核的发现
(1)散射实验
20世纪初，人们发展了一种实验方法:用一些已知的粒子，如电子、α粒子等轰击很薄的金属箔，它们与金属原子会产生相互作用而发生偏转。 通过观察这些粒子穿过箔片时的偏转情况，可以获得原子内部的信息。这种实验叫散射实验。
(2) 原子核的发现及核式结构模型
卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心是原子核，电子在核外绕着原子核髙速运动，就像行星绕着太阳 运动一样。
(3)其他粒子的发现
人员、时间、发现或提出物质理论
______________________________________________
1919 年 至1932年：卢瑟福和査德威克
质子、中子，确定原子核由质子、中子组成
______________________________________________
介子：质量介于质子和电子之间 超子:质量大于质子
______________________________________________
1949 年 至1964年
费米、杨振宁、坂田昌一、盖 尔曼
夸克模型.：质子、中子、介子、超子等都由三种基础粒子组成，分别称为上夸克、下夸克和奇异夸克
______________________________________________
1974 年
丁肇中、里克特
发现J/ψ粒子，又发现了粲夸克、底夸克 和顶夸克
______________________________________________
例3 物理学中一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。
(1) 1811年，意大利科学家阿伏伽德罗将组成物质的仍能保持其化学 性质不变的最小微粒命名为________。1911年，英国科学家 _________在 进行了 a粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型。
(2) 以氢原子为例，下图的四个图中能正确示意氢原子核式结构的是（ ）
答案：（1）分子 卢瑟福（2)C
知识点三 纳米科技：从幻想到现实
1.微观粒子的空间尺度
原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒子，简称粒子。下图 给出了微观粒子的空间尺度，从图中可以看出，它们的尺度都小于 10-9 m。
2.纳米和纳米科技
(1) 纳米:我们把10-9m作为一个长度单位，称作纳米，符号为nm， 大约是10个氢原子排列起来的长度，1 nm=10-9 m。
(2) 纳米科技:当人们力图在纳米尺度上了解和控制物质时，所发现的 许多新现象，所发明的许多新技术。纳米科技中的研究对象是一小堆分子 或单个的原子、分子。
(3) 纳米科技的发展
纳米科技的思想来自美国物理学家费恩曼1959年的一次演讲。1986年发明的扫描隧道显微镜终于一举提供了观察原子的“纳米眼”和操纵原子的“纳米手”，使费恩曼的幻想成为现实。中国科学院科技人员于1999 年利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出了世界上最小的中国地图。
纳米催化剂大幅度提髙了催化作用;用纳米颗粒粉体制成的纳米材料 显示出比一般材料更为优异的性能;纳米炸药也显示出更大的威力……
例4 在物理学中，原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒 子，以下微观粒子按空间尺度由小到大排序正确的是（ ）
A.原子 原子核 质子 夸克
B.夸克 质子原子核 原子
C.夸克 原子核 质子 原子
D.原子核质子 夸克 原子
1.微观粒子的空间尺度
原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒子，简称粒子。下图 给出了微观粒子的空间尺度，从图中可以看出，它们的尺度都小于 10-9 m。
2.纳米和纳米科技
(1) 纳米:我们把10-9m作为一个长度单位，称作纳米，符号为nm， 大约是10个氢原子排列起来的长度，1 nm=10-9 m。
(2) 纳米科技:当人们力图在纳米尺度上了解和控制物质时，所发现的 许多新现象，所发明的许多新技术。纳米科技中的研究对象是一小堆分子 或单个的原子、分子。
(3) 纳米科技的发展
纳米科技的思想来自美国物理学家费恩曼1959年的一次演讲。1986年发明的扫描隧道显微镜终于一举提供了观察原子的“纳米眼”和操纵原子的“纳米手”，使费恩曼的幻想成为现实。中国科学院科技人员于1999 年利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出了世界上最小的中国地图。
纳米催化剂大幅度提髙了催化作用;用纳米颗粒粉体制成的纳米材料 显示出比一般材料更为优异的性能;纳米炸药也显示出更大的威力……
例4 在物理学中，原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒 子，以下微观粒子按空间尺度由小到大排序正确的是（ ）
A.原子 原子核 质子 夸克
B.夸克 质子原子核 原子
C.夸克 原子核 质子 原子
D.原子核质子 夸克 原子
答案:B
例5 “采用新技术制成的纳米机器人小得像跳蚤一样”“除太阳外距 地球最近的恒星比邻星距我们约4. 3光年”,这里提到的“纳米”“光年”都是______的单位。
答案：长度
典型例题剖析
学科综合
综合 物质的组成及物理学史的综合。
例1 关于物质的组成，下列说法中错误的是（ ）
A.物质是由大量分子组成的
B.原子是由原子核和中子组成的
C.原子核是由质子和中子组成的
D.质子和中子是由更小的微粒组成的
学科综合
综合 物质的组成及物理学史的综合。
例1 关于物质的组成，下列说法中错误的是（ ）
A.物质是由大量分子组成的
B.原子是由原子核和中子组成的
C.原子核是由质子和中子组成的
D.质子和中子是由更小的微粒组成的
答案:B
例2 若一个原子的直径是10一10 m,我国科学家制造的纳米碳纤维管的直径是0.5 nm，相当于_______个氢原子一个一个地排列起来的长度。
答案：5
拓展创新
物理学家卢瑟福把一束髙速运动的α粒子(α粒子是一种具有质量的、带正电的微粒），射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而由这种“实心球，，紧密排列的金箔，竟被大多数α 粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数α粒子发生偏转，或被笔直地弹回。根据以上实验现象，能得出关于金箔中金原子结构的一些结论，试写出其中的两点：
（1）___________________________。
（2）______________________________。
卢瑟福在科学研究中，采用了什么方法:________(可从下列方法中选出一种:数学方法、调查法、实验法、假设法、比较法、分类法）。
物理学家卢瑟福把一束髙速运动的α粒子(α粒子是一种具有质量的、带正电的微粒），射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而由这种“实心球，，紧密排列的金箔，竟被大多数α 粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数α粒子发生偏转，或被笔直地弹回。根据以上实验现象，能得出关于金箔中金原子结构的一些结论，试写出其中的两点：
（1）___________________________。
（2）______________________________。
卢瑟福在科学研究中，采用了什么方法:________(可从下列方法中选出一种:数学方法、调查法、实验法、假设法、比较法、分类法）。
答案：（1)原子里有一种很小的原子核，它几乎集中了原子的所有质量
(2)原子核带正电 实验法
中考考点解读
解读：原子及原子核的结构及排列、对纳米的认识是中考常考的一个考点，难度较小，常见题型有选择题和填空题。
(2018 •贵州贵阳中考• 2分)如下图所示是氦原子的核式结构模型，其核外有两个电子绕 核旋转，请你在图中用“①”表示质子，根据电子数在相应位置画出数量对应的质子。
解读：原子及原子核的结构及排列、对纳米的认识是中考常考的一个考点，难度较小，常见题型有选择题和填空题。
(2018 •贵州贵阳中考• 2分)如下图所示是氦原子的核式结构模型，其核外有两个电子绕 核旋转，请你在图中用“①”表示质子，根据电子数在相应位置画出数量对应的质子。
知识能力提升
微观世界的探索里程
探索过程
1、思维的火花—走向科学（实验）
2、物质组成
3、卢瑟福提出了原子的核式结构模型，与太阳系结构相似
4、纳米技术（纳米、应用）长度单位，符号是 nm, 1 nm=10-9 m
微观世界的探索里程
探索过程
1、思维的火花—走向科学（实验）
2、物质组成
3、卢瑟福提出了原子的核式结构模型，与太阳系结构相似
4、纳米技术（纳米、应用）长度单位，符号是 nm, 1 nm=10-9 m
例 物理学中的放射现象和电子的先后发现，不仅将人们的视线引 入到原子的内部，而且更进一步地驱使人类积极探索原子核的内部组成。 某学习小组的同学在关于原子和原子核的讨论中，有以下四种说法：
(1) 原子由位于中心的原子核和核外电子组成；
(2) 带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动；
(3) 原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里；
(4) 原子核由质子和中子组成，质子的个数一定不等于中子的个数。
下列组合中，都正确的是（ ）
A. (1)(2) B. (2)(4)
C. (1)(3) D. (3)(4)、
(1) 原子由位于中心的原子核和核外电子组成；
(2) 带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动；
(3) 原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里；
(4) 原子核由质子和中子组成，质子的个数一定不等于中子的个数。
下列组合中，都正确的是（ ）
A. (1)(2) B. (2)(4)
C. (1)(3) D. (3)(4)、
答案：A
课后作业全解
1. C解析:原子是由原子核和核外电子组成的，原子 核是由质子和中子组成的，故C选项正确。
2、3题属于开放性题。目的在于培养学生从各种渠道 获取信息的能力，通过交流与讨论，培养学生正确 的价值观。
4.请在搜索引擎中输入“扫描隧道显微镜”，从搜索结 果中寻找答案。
a
b
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