從粒子到宇宙

1、觀察1：用木炭在紙上畫一筆，再用放大鏡對筆跡仔細觀察，你會看到什么？現(xiàn)象：現(xiàn)象：說明：說明：會看到木炭形成的筆跡是由一會看到木炭形成的筆跡是由一個個小顆粒組成的。個個小顆粒組成的。物質(zhì)是由小物質(zhì)是由小顆粒（微粒）組顆粒（微粒）組成的。成的。交流合作總結歸納看一看觀察3：向一端封閉的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精，在液面最高處做一標記，然后封閉管口，并將玻璃管反復翻轉(zhuǎn)，使水和酒精充分混合，觀察液面的位置，混合后和混合前相比的總體積有什么變化？現(xiàn)象：現(xiàn)象：說明：說明：水與水（小顆粒）之間有空隙，酒精與水與水（小顆粒）之間有空隙，酒精與酒精之間有空隙。酒精之間有空隙。水與酒精混合后的總體積小于混

2、合前的體水與酒精混合后的總體積小于混合前的體積之和。積之和。一一.分子的定義：分子的定義：把保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最把保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小微粒小微粒稱稱分子分子。水是由有水分子組成的氧氣是由氧分子組成的二二.物質(zhì)微觀結構的模型：物質(zhì)微觀結構的模型：分子模型分子模型1、物質(zhì)是由大量、物質(zhì)是由大量分子分子組成的，分子間有組成的，分子間有空隙空隙。2、分、分子子非常小非常小，分子直徑的數(shù)量級為，分子直徑的數(shù)量級為1010 m.例：水分子的直徑例：水分子的直徑：4 41010-10-10mm氫氣分子的直徑氫氣分子的直徑：2.32.31010-10-10mm探測微觀世界的工具探測微觀世界的工具布朗運動擴散

3、擴散:不同物質(zhì)相互接觸時不同物質(zhì)相互接觸時,彼此進彼此進入對方的現(xiàn)象入對方的現(xiàn)象實驗實驗1、氣體的擴散現(xiàn)象氣體的擴散現(xiàn)象實驗：把裝滿空氣的瓶子倒著放在裝滿密實驗：把裝滿空氣的瓶子倒著放在裝滿密度較大的紅棕色二氧化氮氣體的瓶子上，兩度較大的紅棕色二氧化氮氣體的瓶子上，兩瓶中間用玻璃板隔開，如圖瓶中間用玻璃板隔開，如圖713甲所示。甲所示。抽出玻璃板，觀察現(xiàn)象抽出玻璃板，觀察現(xiàn)象(如圖乙所示如圖乙所示)。一、一、 走進分子世界走進分子世界分析與論證：原來裝有二氧化氮氣體的瓶中顏色變淺，分析與論證：原來裝有二氧化氮氣體的瓶中顏色變淺，裝有空氣的瓶子氣體顏色由無色逐漸變成紅棕色，最終兩裝有空氣的瓶子氣

4、體顏色由無色逐漸變成紅棕色，最終兩個瓶子里的顏色變得均勻了。這是由于密度較大的二氧化個瓶子里的顏色變得均勻了。這是由于密度較大的二氧化氮氣體向上運動到裝有空氣的瓶子里，空氣也運動到裝有氮氣體向上運動到裝有空氣的瓶子里，空氣也運動到裝有二氧化氮氣體的瓶子中，說明組成物質(zhì)的分子在不停地運二氧化氮氣體的瓶子中，說明組成物質(zhì)的分子在不停地運動。動。問題問題1 1：分子處在分子處在_ _運動中。運動中。問題問題2 2：擴散現(xiàn)象不僅證明了分子處在擴散現(xiàn)象不僅證明了分子處在_ _中，也證明了分子間存在著中，也證明了分子間存在著_ _，沒，沒有有_ _就不可能發(fā)生彼此進入對方的現(xiàn)象。就不可能發(fā)生彼此進入對方的

5、現(xiàn)象。永不停息的無規(guī)則永不停息的無規(guī)則空隙空隙永不停息的永不停息的運動運動空隙空隙實驗實驗2、液體的擴散現(xiàn)象、液體的擴散現(xiàn)象實驗實驗3、固體的擴散現(xiàn)象、固體的擴散現(xiàn)象紅墨水滴在水中紅墨水滴在水中現(xiàn)象：過一段時間整杯水都變紅了長期堆煤的墻角側壁上用小刀刮開，會看到里長期堆煤的墻角側壁上用小刀刮開，會看到里面有黑色的煤粒。面有黑色的煤粒。 大大量實驗證明：分子一直處量實驗證明：分子一直處在在永不停息永不停息的無規(guī)則運的無規(guī)則運動動中。中。結論：結論：什么會影響什么會影響分子運動快分子運動快慢？慢？探探 究究 兩兩個相同燒杯內(nèi)分別盛質(zhì)量相同個相同燒杯內(nèi)分別盛質(zhì)量相同的冷水和熱水，同時向兩燒杯內(nèi)滴入一

6、的冷水和熱水，同時向兩燒杯內(nèi)滴入一滴紅墨水，觀察現(xiàn)象。滴紅墨水，觀察現(xiàn)象。 溫度溫度影響分子運動快慢；溫度影響分子運動快慢；溫度越越高高分子運動越分子運動越劇烈劇烈。猜一猜如圖如圖7-6，將兩個表面光滑的鉛塊，將兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓后，它們會粘在一起嗎？相互緊壓后，它們會粘在一起嗎？看一看你觀察到了什么現(xiàn)象？你觀察到了什么現(xiàn)象？想一想這一結果可以說明什么？這一結果可以說明什么？你知道生活中還有哪些現(xiàn)象也可以說明你知道生活中還有哪些現(xiàn)象也可以說明分子間存在吸引力。分子間存在吸引力。分子之間存在吸引力想一想分子間存在吸引力，應該很容分子間存在吸引力，應該很容易壓縮任何物體，但為什么固易壓縮任

7、何物體，但為什么固體和液體很難被壓縮，這是為體和液體很難被壓縮，這是為什么？什么？大量的事實和研究證明，分子間不僅大量的事實和研究證明，分子間不僅存在存在吸引力吸引力，而且還存在，而且還存在排斥力排斥力。讀一讀用分子模型解釋固體、液體、用分子模型解釋固體、液體、氣體的性質(zhì)。氣體的性質(zhì)。課課 堂堂 小小 結結一、一、 走進分子世走進分子世界界摩擦起電的概念 用摩擦的方法使物體帶電，叫摩擦起電帶電物體吸引輕小物體 帶電的梳子 吸引小物體你說我說兩種電荷自然界中只存在兩種電荷,正電荷和負電荷同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引 用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷叫

8、負電荷給你一根玻璃棒、絲綢、毛皮和硬橡膠棒，你能分別使玻璃棒和硬橡膠棒帶上電嗎？若一個物體得到電子,整個物體就帶正電;若一個物體失去電子,整個物體就帶負電.問題:我想知道生活中的物理古語古語: :一尺之棰一尺之棰, ,日取其半日取其半, ,萬世不竭萬世不竭 物質(zhì)分子分子原子原子？電子電子的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn) 18971897年，英國物理學年，英國物理學家家湯姆生湯姆生借助陰極射線管借助陰極射線管發(fā)現(xiàn)了比原子小得多的帶發(fā)現(xiàn)了比原子小得多的帶負電的粒子負電的粒子電子電子 。湯姆生湯姆生(1856-1940)(1856-1940)電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是可以再分的。電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是可以再分的。 盧瑟福盧

9、瑟福 （Rutherford）的）的原子原子行星模型行星模型 科學家比較贊同：盧科學家比較贊同：盧瑟福提出的原子模型：瑟福提出的原子模型： 原子的中央是由很重原子的中央是由很重的帶正電的質(zhì)子構成的帶正電的質(zhì)子構成的原子核。遠離這個的原子核。遠離這個核的是很輕的帶負電核的是很輕的帶負電的電子。電子繞著核的電子。電子繞著核高速轉(zhuǎn)動，像行星繞高速轉(zhuǎn)動，像行星繞著太陽轉(zhuǎn)一樣。著太陽轉(zhuǎn)一樣。原子核與原子相比太小了，將一萬多個原子核排成一條直線，也僅有原子核與原子相比太小了，將一萬多個原子核排成一條直線，也僅有原子的半徑那么長。如果將原子放大一萬億倍，原子就會像一間大廳那么大，原子的半徑那么長。如果將原子

10、放大一萬億倍，原子就會像一間大廳那么大，而其中的原子核直徑也僅有而其中的原子核直徑也僅有1 1毫米，跟一個芝麻差不多大小。而電子卻在離它們毫米，跟一個芝麻差不多大小。而電子卻在離它們幾十米之外的地方繞著它高速旋轉(zhuǎn)。幾十米之外的地方繞著它高速旋轉(zhuǎn)。具體地說，原子質(zhì)量幾乎都集中在原子核上，具體地說，原子質(zhì)量幾乎都集中在原子核上， 把原子核看成一把原子核看成一個小球，則小球的半徑約為個小球，則小球的半徑約為1010-15-15m,m,如果把原子比作一個乒乓球，那么如果把原子比作一個乒乓球，那么原子核只有針尖般大小。原子核只有針尖般大小。 人類認識原子核的結構和它的變化人類認識原子核的結構和它的變化規(guī)

11、律，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始的。規(guī)律，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始的。19191919年，盧瑟福用年，盧瑟福用粒子轟擊粒子轟擊氮核，打出一種粒子，經(jīng)測定荷質(zhì)比知道它是氮核，打出一種粒子，經(jīng)測定荷質(zhì)比知道它是氫原子核，叫做質(zhì)子。以后又從氟、鈉等原子核中打出氫原子核，叫做質(zhì)子。以后又從氟、鈉等原子核中打出質(zhì)子質(zhì)子，從而斷定質(zhì)子是原子核的，從而斷定質(zhì)子是原子核的組成部分。組成部分。 人們又發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核的電荷跟質(zhì)子電荷之人們又發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核的電荷跟質(zhì)子電荷之比，據(jù)此盧瑟福猜想原子核內(nèi)還存在另一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多、不帶電的粒子，稱為比，據(jù)此盧

12、瑟福猜想原子核內(nèi)還存在另一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多、不帶電的粒子，稱為中中子子。這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實。這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實。原子核還能分嗎原子核還能分嗎? ?問題：問題：原子核原子核（帶正電帶正電）中子中子（不帶電不帶電）質(zhì)子質(zhì)子（帶正電帶正電）原子核是由什么構成的呢？原子核是由什么構成的呢？質(zhì)子和中子由夸克組成質(zhì)子和中子由夸克組成 1964年蓋爾曼蓋爾曼提出提出夸克夸克的設想，的設想，認為夸克是比強子更深層次的粒子。認為夸克是比強子更深層次的粒子。這是一種理論上假設的構成強子的這是一種理論上假設的構成強子的組成粒子，蓋爾曼因此獲得了組成粒子，蓋爾曼因此獲得了1969

13、1969年度年度諾貝爾物理學獎。諾貝爾物理學獎?？淇塑壽E圖夸克軌跡圖問題：問題：質(zhì)子和中子還能分嗎質(zhì)子和中子還能分嗎? ?原子核原子核（帶正電帶正電）中子中子（不帶電不帶電）質(zhì)子質(zhì)子（帶正電帶正電）夸克夸克 粒子的家譜粒子的家譜 原子原子原子核原子核質(zhì)子質(zhì)子中子中子夸克夸克夸克夸克(不帶電不帶電) 電子電子 (帶負電帶負電)(帶正電帶正電)分子分子1. 1. 夸克還能再分嗎？夸克還能再分嗎？2. 2. 如果能需要什么條件？如果能需要什么條件？ 應該可以再分，應該可以再分，需要提高粒子的運需要提高粒子的運動速度。動速度。討論：討論：加速器加速器工作原理：工作原理：利用磁力加速粒子的運動速度，利用

14、磁力加速粒子的運動速度，一般有回旋加速器直線加速器對撞機等一般有回旋加速器直線加速器對撞機等目前，加速器已經(jīng)被廣泛地應用到目前，加速器已經(jīng)被廣泛地應用到科學研究和醫(yī)療等領域，隨著對微觀?？茖W研究和醫(yī)療等領域，隨著對微觀粒子的研究，加速器逐漸成為一種必不可子的研究，加速器逐漸成為一種必不可少的工具少的工具道爾頓道爾頓（原子）（原子）湯湯姆生姆生（電子）（電子）盧瑟福（質(zhì)子）盧瑟福（質(zhì)子）查德威克（中子）查德威克（中子）蓋爾曼蓋爾曼（夸克）（夸克）面對宇宙，你們曾想起了什么？有過多少疑問？一、宇宙的結構二、古人探究宇宙的過程二、古人探究宇宙的過程三、宇宙的形成三、宇宙的形成四、中國人實現(xiàn)的飛天夢四

15、、中國人實現(xiàn)的飛天夢思考：宇宙到底是什么樣子？它思考：宇宙到底是什么樣子？它的結構是一個什么樣子的？的結構是一個什么樣子的？戰(zhàn)國戰(zhàn)國淮南子淮南子 . 原道訓原道訓：“四方四方上下曰宇，古往今來曰宙。上下曰宇，古往今來曰宙。”以喻天以喻天地地宇宙，它是廣袤的空間和其中存在宇宙，它是廣袤的空間和其中存在的各種天體以及彌漫在其中的物質(zhì)的各種天體以及彌漫在其中的物質(zhì)的總稱。通過的總稱。通過“哈勃哈勃”空間望遠鏡空間望遠鏡等精密儀器的觀測，我們發(fā)現(xiàn)宇宙等精密儀器的觀測，我們發(fā)現(xiàn)宇宙它像分子一樣不停的運動著。它像分子一樣不停的運動著。地球和其他的八顆行星以太陽為心，地球和其他的八顆行星以太陽為心，連同連同

16、66顆衛(wèi)星，彗星素以千計的小顆衛(wèi)星，彗星素以千計的小行星和無數(shù)的流星行星和無數(shù)的流星-太陽系宇宙的結構太陽系和其他的太陽系和其他的1000多億多億顆恒星組成顆恒星組成-銀河系銀河系銀河系以外的，我們稱之為銀河系以外的，我們稱之為“河外星系河外星系”，每一個河外星系包括了幾億，幾百億甚至幾每一個河外星系包括了幾億，幾百億甚至幾千億的恒星和大量的星云與星際物質(zhì)，而所千億的恒星和大量的星云與星際物質(zhì)，而所有的河外星系又構成了一個有的河外星系又構成了一個總星系總星系距離我們地球距離我們地球200億光年億光年的的有一種是星非星的有一種是星非星的天體取天體取名為名為“類星體類星體”，這種這種天天體的發(fā)體的

17、發(fā)現(xiàn)，將我們?nèi)祟惉F(xiàn)，將我們?nèi)祟惖牡囊暰€擴展視線擴展到了到了200億億光年的光年的星際空間。星際空間。宇宙雖大，但適合人類居宇宙雖大，但適合人類居住的，到目前為止，似乎住的，到目前為止，似乎只有地球，地球的人口迅只有地球，地球的人口迅速增長，可地球上的資源速增長，可地球上的資源卻是有限的，于是，近些卻是有限的，于是，近些年我們的科學家，向太空年我們的科學家，向太空（金星，火星，月球）發(fā)（金星，火星，月球）發(fā)射了許多探測器，企圖在射了許多探測器，企圖在那里尋找那里尋找 ，希，希望有一天，尋找到另一個望有一天，尋找到另一個適合我們居住的地方適合我們居住的地方探測水資源水“量天尺”的單位地球到太陽的平

18、均距離為一地球到太陽的平均距離為一個天文單位（個天文單位（AU).1AU=1.4961011m光在真空中行進一年所經(jīng)過光在真空中行進一年所經(jīng)過的距離稱一光年。（的距離稱一光年。（l.y.）1 l.y.=9.4611015m1986年，四川挖掘的年，四川挖掘的青銅面具，距今約有青銅面具，距今約有5000-3000多年的歷史多年的歷史古人認為，地球是古人認為，地球是平坦的，并不太大平坦的，并不太大的，能看得到邊的，的，能看得到邊的，而且，在他們眼中，而且，在他們眼中，天空是一個固定的天空是一個固定的原形屋頂，他從不原形屋頂，他從不遠處自上而下，和遠處自上而下，和周圍的地面連為一周圍的地面連為一體體古人眼中的宇宙1473年2月19日，哥白尼生于波蘭維斯瓦河畔的托倫，18歲時考入克拉科夫大學。14951496年，他在德國幾所大學游學。他自制了三分儀、三角儀、等高儀等器具。 哥白尼說：太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。月亮繞著地球運行，是地球的衛(wèi)星。哥白尼錯誤地把太陽說成是宇宙的中心，他的宇宙模式是建立在肉眼觀測基礎上的太陽系構造圖。宇宙的傳說 傳說，天地剛傳說，天地剛開