物理課件：《探索微觀世界的歷程》粒子和宇宙PPT教學課件

1、第十六章粒子和宇宙探索微觀世界的歷程1.了解人類對探索物質微觀結構的認識過程.2.了解電子的發(fā)現(xiàn)過程和原子的核式結構模型.3.了解夸克模型.4.了解納米材料的應用.學習目標新課目標新課引入 很久以前，所有人們一直奇怪，太陽為什么發(fā)光？這個千古之謎后來怎么破解的呢？觀察與思考 1969年，當人類第一次踏上月球，回眸自己的來處是才深刻地認識到：在廣袤的宇宙中，我們只偏居在一個小小的星球上. 人類能夠從地球奔向星際嗎？思維的火花一德謨克利特（公元前460公元前370） “正像綠墻是由樹干和枝葉組成似的，大自然的物都是由看不見的微小粒子原子構成.原子不能消失，但也不會無中生有.”德謨克利特新課講解 德

2、謨克利特的原子論缺少科學的實驗基礎，長期以來并不為人們所認同. 直到17世紀，以“化學之父”道爾頓和玻意耳為代表的科學家通過大量的實驗才復活和確立了原子論.道爾頓（1766-1844）走向科學二 1.多數物質可由其它物質通過化學反應合成，這些物質稱為化合物. 2.一些物質不能由其它物質通過化學反應來合成，這些物質稱為單質，也稱為元素. 3.對應各種元素，存在著各種原子，元素的差異就在于它們的原子是不同的.原子是元素保持化學性質不變的不可再分的最小單元.他們研究測量了大量物質的化學反應，發(fā)現(xiàn)并確認了如下事實： 1811年，意大利的科學家阿伏伽德羅進一步指出，物質一般不是直接由原子組成，而是由幾個

3、原子相結合的分子構成的.用場離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣DNA分子結構原子、分子、物質觀察與思考你知道嗎 1cm3的水分子中含有3.341022個水分子.一個水分子的質量約為31026kg，最小的分子只有1027kg，其尺度相當于一根頭發(fā)絲直徑的十萬分之一. 組成生命的基本組元DNA分子含有幾百萬個原子.水分子揭開原子的“面紗”三 19世紀下半葉，人們研究稀薄氣體放電現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)，當放電管內氣體足夠稀薄時，陰極就發(fā)射出一種射線，稱為陰極射線.陰極射線管實驗與探究電子的發(fā)現(xiàn) 1897年，英國的物理學家湯姆孫發(fā)現(xiàn)，陰極射線在電場或磁場的作用下可發(fā)生偏轉，方向與帶負電的粒子相同，表明這是一種帶

4、負電的粒子流，后來人們稱這種粒子為電子.陰極射線偏轉現(xiàn)象 電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可分的概念，是人類對物質結構認識上的一次飛躍.并掀起了新一輪探索物質微觀結構的熱潮.湯姆孫因此獲得了1906年的諾貝爾物理學獎. 湯姆孫（18561940）揭開原子“面紗”粒子散射實驗 為了探索原子結構，人們用已知粒子轟擊薄金屬箔，它們會與金屬原子作用發(fā)生偏轉.通過觀察這種偏轉情況可以獲得原子內部信息，這種實驗叫散射實驗. 19091911年，英國物理學家盧瑟福等人進行了粒子散射實驗. 盧瑟福的實驗讓人們認識到原子雖小，里面卻十分空曠，如果我們將原子放大成直徑上百米的足球場，在其中央有一顆稱為原子核的小米粒，其直

5、徑不到原子直徑的萬分之一，而它的質量卻占整個原子質量的99.94以上.盧瑟福（18711937）原子內部探索未有窮期四 1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，得到了帶正電的質子，1932年，他的學生查德威克不帶電的中子.對原子的探索 人們此時認為，電子、質子和中子就是構成世界的基本單元，稱它們?yōu)榛玖Ｗ?可后來人們很快從實驗中發(fā)現(xiàn)了更多微觀粒子.質量介于質子和電子之間的稱為介子；大于質子稱為超子.夸克 1964年，美國物理學家蓋爾曼在費米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎上，提出了質子、中子、介子、超子等都是由三種基礎粒子組成，它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克.科學界把這一模型稱為夸克模型.蓋爾曼因

6、此獲1969年物理學獎.蓋爾曼探索未有窮期 丁肇中和里克特在1974年又發(fā)現(xiàn)了一種稱為J的粒子.后來又相繼發(fā)現(xiàn)了底夸克和頂夸克. 丁肇中里克特納米科技：從幻想到現(xiàn)實五 物理學中，原子、原子核及其更深層次的客體統(tǒng)稱為微觀粒子，簡稱粒子.由圖可知它們尺度都小于 10-9m . 1納米是10-9m，納米科技指的是在納米尺度上了解和控制物質時，發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，發(fā)明的新技術. 納米科技的思想源自于美國物理學家費恩曼的一次演講. 1986年發(fā)明的掃描隧道顯微鏡使觀察和操縱原子變?yōu)榱爽F(xiàn)實.IBM公司與中國科學院也分別于1990年和1999年展示了原子的操縱技術. 納米技術是20世紀90年代出現(xiàn)的一門新興技術，

7、它是在0.10至100納米(即十億分之一米)尺度的空間內，研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性的嶄新技術.納米技術1.納米氧化鈦 納米鈦可耐腐蝕，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不損，它還有神奇的自我修復能力，可作為金屬、非金屬材料通用的修補劑. 納米技術的應用鈦納米聚合物涂料管2.納米牛仔褲觀察與思考納米零件納米薄膜2.其它納米應用1.宇宙是由物質組成的,物質由分子、原子組成.2.人類探索原子的構造的歷程.3原子結構（1）分子是由原子組成的.（2）原子是由原子核和核外電子組成的.（3）原子核是由質子和中子組成的.（4）夸克組成了所有質子、中子、介子、超子.4.納米技術及其應用.課堂小結1.原子核是由 和 組成的，其中 帶正電, 不帶電，所以原子核帶 . 質子中子質子中子正電課堂訓練2.關于一些微觀粒子的發(fā)現(xiàn)或提出，下列說法正確的是（ ）A. 湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子 B. 盧瑟福用粒子從氦原子核中打出了質子C. 查德威克提出夸克的設想 D. 蓋爾曼發(fā)現(xiàn)了中子 A