资源简介

(共32张PPT)
12.1 走进微观
一、课程导入：宏观现象背后的 “微观秘密”
（一）情境体验与提问
实物互动与现象观察：在讲台上完成三组实验 ——①在一杯清水中滴入几滴红墨水，观察到红墨水逐渐扩散，最终整杯水变为红色；②将两个铅块的底面打磨光滑后紧紧压在一起，提起其中一个铅块，另一个铅块会被 “粘” 住，甚至能悬挂一个钩码；③向气球中充气，气球膨胀，挤压气球时，气球形状会发生改变，但松手后能恢复原状。邀请学生描述现象，并思考：“同学们，红墨水为什么会扩散？铅块为什么能‘粘’在一起？气球能被挤压变形又能恢复，这些宏观现象背后，隐藏着物质微观构成的什么秘密？”
导入目标：通过宏观现象的疑问，激发学生对微观世界的好奇心，明确本节课核心 —— 认识物质的微观构成（分子、原子），理解分子的基本特性，建立 “宏观现象由微观粒子运动决定” 的认知。
二、知识点 1：物质的微观构成 —— 从分子到原子
（一）分子：构成物质的基本粒子
分子的定义：
物理学中，把保持物质化学性质的最小粒子叫做分子。常见的物质（如水、空气、酒精、金属等）大多由分子构成，不同物质的分子不同，因此具有不同的性质。
分子的体积非常小，通常以\(10^{-10}m\)（纳米级，1nm=10^{-9} m）为单位衡量，肉眼无法直接观察，需借助电子显微镜才能看到（如单个水分子的直径约为 4×10^{-10} m，1cm 的水中约含有 3.35×10^{22} 个水分子）。
分子构成的实例：
水由水分子（\(H_2O\)）构成，每个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子组成；
氧气由氧分子（\(O_2\)）构成，每个氧分子由 2 个氧原子组成；
二氧化碳由二氧化碳分子（\(CO_2\)）构成，每个二氧化碳分子由 1 个碳原子和 2 个氧原子组成。
（二）原子：比分子更小的粒子
原子的定义：
分子并非构成物质的最小粒子，分子由原子构成（如水分子由氢原子和氧原子构成）。原子是化学变化中的最小粒子，在化学变化中，分子可分解为原子，原子重新组合成新的分子，但原子本身不会再分解（在物理变化中，分子和原子均不会改变）。
原子的体积比分子更小，直径约为\(10^{-10}m\)量级（与分子相近），同样需要借助高倍显微镜观察。
原子构成的特殊物质：
少数物质直接由原子构成，如金属（铁、铜、铝等）由金属原子直接构成，金刚石由碳原子直接构成，稀有气体（氦气、氖气等）由单原子分子构成（可视为直接由原子构成）。
（三）微观构成的层次
物质的微观构成可分为三个层次（从大到小）：
物质→分子（或原子）→原子→原子核与核外电子（后续将学习原子核的构成）。
例如：水（物质）→水分子→氢原子和氧原子→氢原子核（含质子、中子）+ 核外电子，氧原子核（含质子、中子）+ 核外电子。
三、知识点 2：分子的基本特性 —— 解释宏观现象的关键
通过大量实验观察，科学家总结出分子具有三个基本特性，这些特性是解释扩散、吸附等宏观现象的核心依据。
（一）特性 1：分子在永不停息地做无规则运动
实验验证：
扩散现象：如 “红墨水在水中扩散”“酒精挥发后能闻到气味”“墙角放煤，时间久了墙壁会变黑”，这些现象表明分子在不断运动，且温度越高，分子运动越剧烈（如热水中红墨水扩散速度比冷水中快）。
布朗运动：用显微镜观察悬浮在水中的花粉颗粒，会发现花粉颗粒在无规则运动，这是由于水分子无规则撞击花粉颗粒导致的，间接证明了分子的无规则运动。
宏观现象解释：
闻到饭菜香味：饭菜中的分子通过无规则运动，扩散到空气中，被人的嗅觉器官感知；
衣柜中的樟脑丸变小：樟脑丸分子通过无规则运动，逐渐扩散到空气中，导致樟脑丸质量减小；
冬天晾衣服：即使气温低于 0℃，衣服上的冰也会慢慢升华，变为水蒸气扩散到空气中，这是水分子无规则运动的结果。
（二）特性 2：分子之间存在间隙
实验验证：
体积压缩实验：用注射器抽取一定体积的空气，用手指堵住注射器出口，用力推活塞，注射器内空气体积会减小（但无法无限压缩），说明气体分子之间存在较大间隙；
液体混合实验：将 100mL 水和 100mL 酒精混合，总体积小于 200mL（约为 196mL），说明水分子和酒精分子之间存在间隙，混合时分子相互填充间隙，导致总体积减小。
宏观现象解释：
气体易被压缩：气体分子之间的间隙较大，压缩时分子间距离减小，体积容易变小；
固体和液体难被压缩：固体和液体分子之间的间隙较小，压缩时分子间的排斥力较大，因此体积难以改变；
海绵能吸水：海绵内部存在大量微小孔隙（宏观间隙），水分子能进入这些孔隙，同时水分子之间的间隙也允许水填充海绵的微观空间。
（三）特性 3：分子之间存在相互作用力（引力和斥力）
实验验证：
分子引力实验：“铅块粘合实验” 中，两个铅块的分子通过紧密接触，分子间引力增大，足以克服铅块的重力，将两个铅块 “粘” 在一起；用细线拉断一根细铁丝，需要施加一定的拉力，这是由于铁丝分子之间的引力阻碍铁丝被拉断。
分子斥力实验：压缩固体时（如挤压木块），随着分子间距离减小，会感受到明显的排斥力，无法将固体无限压缩，这是分子间斥力的体现；液体难以被压缩，也与分子间斥力有关。
分子作用力的特点：
分子间的引力和斥力同时存在，它们的大小与分子间距离有关：
当分子间距离等于 “平衡距离” 时，引力等于斥力，分子处于平衡状态（如固体和液体的分子，通常处于平衡距离附近）；
当分子间距离小于平衡距离时，斥力大于引力，分子间表现为斥力（如压缩固体时）；
当分子间距离大于平衡距离时，引力大于斥力，分子间表现为引力（如铅块粘合、拉铁丝时）；
当分子间距离远大于平衡距离（如气体分子）时，分子间的引力和斥力都非常小，可忽略不计（因此气体分子能自由运动，充满整个容器）。
宏观现象解释：
固体具有一定的形状和体积：固体分子间距离较小，分子间引力和斥力都较大，分子只能在平衡位置附近振动，无法自由移动，因此固体形状和体积稳定；
液体具有一定的体积，但无固定形状：液体分子间距离略大于平衡距离，分子间引力和斥力较小，分子能在液体内部自由移动，但无法脱离液体，因此液体有固定体积，无固定形状，能流动；
气体无固定形状和体积：气体分子间距离远大于平衡距离，分子间作用力可忽略，分子能自由运动，因此气体能充满整个容器，无固定形状和体积。
四、知识点 3：从微观角度解释常见现象
结合分子的基本特性，从微观本质出发，解释生活中常见的宏观现象，建立 “宏观→微观” 的联系。
宏观现象
微观本质（分子特性）
红墨水在水中扩散
水分子和红墨水分子在永不停息地做无规则运动，分子间存在间隙，红墨水分子逐渐填充到水分子间隙中
铅块粘合在一起
铅块分子间距离减小，分子间引力增大，足以克服铅块重力
气体易被压缩，液体难被压缩
气体分子间距离远大于平衡距离，作用力可忽略，易压缩；液体分子间距离衡距离，斥力较大，难压缩
固体有固定形状，液体能流动
固体分子间作用力大，分子只能振动，有固定形状；液体分子间作用力小，分子能自由移动，可流动
夏天衣服干得快
温度越高，分子无规则运动越剧烈，水分子扩散到空气中的速度越快，衣服干得越快
酒精挥发
酒精分子通过无规则运动，克服分子间引力，从液体表面扩散到空气中
五、知识点 4：常见误区与纠正
（一）常见误区
误区 1：“分子是构成物质的最小粒子”—— 错误，分子由原子构成，原子还可分为原子核和核外电子，原子核由质子和中子构成，质子和中子还可再分（如夸克），分子是 “保持物质化学性质的最小粒子”，而非 “构成物质的最小粒子”；
误区 2：“分子运动是有规则的”—— 错误，分子的运动是无规则的（如扩散现象中，分子向各个方向运动），布朗运动间接证明了分子运动的无规则性；
误区 3：“分子间只有引力或只有斥力”—— 错误，分子间的引力和斥力同时存在，只是在不同距离下，表现出的主要作用力不同（如压缩时斥力为主，拉伸时引力为主）；
误区 4：“固体分子不运动”—— 错误，固体分子并非静止不动，而是在平衡位置附近做无规则振动（如固体的热胀冷缩，就是分子振动幅度随温度变化导致的）。
（二）纠正方法
概念辨析：明确 “分子” 与 “原子” 的关系，通过 “水分子由氢原子和氧原子构成” 的实例，说明分子不是最小粒子；
实验观察：通过 “红墨水扩散” 实验，观察红墨水向各个方向扩散，证明分子运动无规则；
模型类比：用 “弹簧连接的小球” 类比分子间的作用力 —— 弹簧的拉力类比分子引力，推力类比分子斥力，说明引力和斥力同时存在；
现象解释：用 “固体热胀冷缩” 现象（如冬天水管冻裂，是由于水结冰后分子间距离增大，体积膨胀），说明固体分子在运动。
六、课堂小结
物质的微观构成：物质由分子或原子构成，分子由原子构成，原子是化学变化中的最小粒子；
分子的三大特性：永不停息地做无规则运动（温度越高，运动越剧烈）、分子间存在间隙、分子间存在相互作用力（引力和斥力同时存在）；
宏观与微观的联系：宏观现象（如扩散、压缩、物质状态）可通过分子特性解释，建立 “宏观现象→微观本质” 的认知逻辑。
七、课堂练习
（一）基础题
下列关于分子的说法中，正确的是（ ）
A. 分子是构成物质的最小粒子
B. 分子在永不停息地做无规则运动
C. 分子间只有引力，没有斥力
D. 肉眼能直接看到分子
（答案：B，解析：A 分子由原子构成，不是最小粒子；C 分子间引力和斥力同时存在；D 分子体积极小，肉眼无法直接看到，B 正确）
下列现象中，能说明分子间存在间隙的是（ ）
A. 红墨水在水中扩散
B. 两个铅块粘合在一起
C. 100mL 水和 100mL 酒精混合后总体积小于 200mL
D. 夏天衣服干得快
（答案：C，解析：A 说明分子做无规则运动；B 说明分子间有引力；D 说明温度影响分子运动速度；C 说明分子间存在间隙，混合时分子相互填充，C 正确）
（二）提升题
为什么冬天晾在室外的湿衣服，即使气温低于 0℃，也能慢慢变干？请从分子特性的角度解释。
（答案：湿衣服中的水分子在永不停息地做无规则运动；即使气温低于 0℃，衣服上的水结冰，但冰中的水分子仍在做无规则振动；部分水分子通过运动，克服分子间引力，从冰中直接变为水蒸气（升华），扩散到空气中，导致衣服慢慢变干）
用分子间作用力的知识，解释为什么固体难以被压缩，也难以被拉伸。
（答案：①固体分子间的距离接近 “平衡距离”，分子间的引力和斥力都较大；②当压缩固体时，分子间距离小于平衡距离，斥力大于引力，分子间表现为斥力，阻碍固体被压缩，因此固体难以被压缩；③当拉伸固体时，分子间距离大于平衡距离，引力大于斥力，分子间表现为引力，阻碍固体被拉伸，因此固体难以被拉伸）
八、课后作业
实践作业：
家庭小实验：①在两个相同的杯子中分别装入等量的热水和冷水，同时滴入相同数量的红墨水，观察红墨水在两种水中的扩散速度，记录扩散完成的时间，分析 “温度对分子运动速度的影响”；②用注射器抽取适量空气，堵住出口后用力推活塞，感受压缩空气时的阻力，再抽取适量水重复实验，对比 “气体和液体分子间隙的差异”。
生活观察：记录生活中 3 个能体现分子特性的现象（如 “妈妈炒菜时，在客厅能闻到香味”“打气筒给自行车打气，越打越费力”），分别说明对应的分子特性（无规则运动、分子间斥力），并撰写简短的观察报告。
书面作业：完成课本对应练习题，重点练习 “物质微观构成的判断”“分子特性的应用”“宏观现象的微观解释” 相关题目，巩固本节课知识点，为后续学习 “原子的结构”“物质的三态变化” 做好准备。
沪科版2024版物理八年级全册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
12.1 走进微观
第十二章 小粒子与大宇宙
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
1.物质
尘土、树木、水、火焰、空气、星辰，我们周围的一切，
包括有生命的和无生命的，都是物质.物质在不停地运动，
并以各种各样的形态存在着.
2.自然的尺度
（1）在宇宙中，星球之间的距离都非常大，一般用光年
来度量（1光年），除太阳外，距离地球
最近的恒星也有4.2光年（是长度单位，不是时间单位）.
目前，人类的探索已到达距离我们的宇宙深处.
（2）在我们的身边，有潺潺的流水，美丽的鲜花，苍翠
的树木，嬉闹的儿童.这便是我们能看见的熟悉世界.
（3）在人们不能直接看到的世界里，同样奥秘无穷.那里
有细胞、病毒、分子、原子……随着现代科技的发展，
科学家的研究已深入 的微观领域.
从看不见的微粒到无垠的宇宙，存在着各种各样的物质.
人们孜孜不倦地探索着物质的奥秘.
1.古人对物质组成的认识
（1）很早以前，我们的祖先认为宇宙万物由金、木、水、
火、土组成，被称为“五行说”.
（2）古希腊人认为宇宙万物由水、火、土、气组成，被
称为“四元素说”.
2.分子
（1）物质的组成
若将物质无限地分下去，会越分越小，小到能保持物质的
性质不变为止，通常所说的物质就是由这种颗粒组成的.
古希腊哲学家德谟克里特认为宇宙万物由原子构成，原
子是极微小的、不可分割的粒子.
19世纪初，英国科学家道尔顿在实验的基础上提出了原
子论.
1811年，意大利科学家阿伏加德罗将保持物质性质不变
的颗粒命名为“分子”.即分子就是能保持物质性质不变的
最小微粒（但分子不是构成物质的最小微粒）.
（2）分子的组成
后来，人们又发现分子也有结构，分子由原子构成.
通常，物质是由分子或原子构成的.电子显微镜等现代科学
工具的发明，使人们能够观察到构成物质的分子或原子.
生活中的灰尘、烟雾等是由大量分子组成的轻小
微粒，不是分子.
教材深挖
对分子的认识
1.分子很小，分子直径的数量级为，它已经进入
到了微观尺度，但它并不是最小的微粒，而是保持物质
性质不变的最小微粒，如果再分一次，它将失去这种性
质.
2.世界上最小的分子——氢分子，其尺度仅相当于一根头
发丝直径的十万分之一，质量只有左右.
3.水分子的大小是氢分子的十几倍，一只蚂蚁喝一口水就
能吞下个水分子.的水中大约有
个水分子，一个水分子的质量只有 左右.
典例1 自然界中能保持物质性质不变的最小微粒是______，
宏观世界的物质都是由粒子组成.以下粒子中：分子、原子、
原子核、电子、病毒，不是组成物质的粒子是______.分子
直径的数量级为 ____（填写单位）.
分子
病毒
[解析] 分子是自然界中能保持物质性质不变的最小微粒，
病毒不是组成物质的粒子，分子直径的数量级为
.
1.人类探索微观粒子的历程
（1）原子的发现
19世纪初，英国科学家道尔顿证明了原子的存在.有的分
子由单个原子构成，叫做“单原子分子”.例如，氦气、氖
气等稀有气体的分子就是单原子分子.绝大多数分子由多
个原子构成，叫做“多原子分子”.例如，水分子就是多原
子分子，它是由两个氢原子和一个氧原子构成的.
（2）电子的发现
1897年，英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了
电子（带负电）——人类发现的第一个比原子小的粒子，
是原子的构成部分之一.
（3）原子核式结构模型的提出
1911年，卢瑟福在粒子散射实验
的基础上，提出了原子核式结构
模型.原子的中心是原子核，带正
电，占很小的体积，但几乎集中了原子的全部质量；带
负电的电子在不同的轨道上绕原子核运动，就像行星绕
着太阳运动一样，如图所示.
（4）质子、中子的发现
20世纪初，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现
原子核可以释放出质子和中子，质子带正电，中子不带
电，原子核是由质子和中子构成的.
（5）夸克的发现
随着科学探索不断深入，科学家发现质子和中子还可以
再分，它们都是由被称为夸克的更小粒子构成.
（6）20世纪中叶起，为了探索微观世界的奥秘，人类制
造出了各种类型的加速器.借助于不断完善的粒子加速器，
又发现了 子、 介子、介子、 超子、 超子及
子等400余种粒子.可见，人类对自然界的认识永无止境，
探索永不停止.
特别提醒
对原子结构的理解
1.原子核式结构与太阳系类似.原子核式结构中，把原子
核看成位于太阳系中心的太阳，把电子看成绕太阳不停
运动的行星.
2.原子核式结构模型是科学家模拟出来的原子结构模型，
它只能帮助我们理解原子的大致结构，而不是原子结构
的真实再现.实际上核外的电子并不是像地球沿固定轨道
绕着太阳那样旋转，而是以电子在某处出现的概率——
电子云的形式表现的.
2.微观粒子的大致尺度
物质是由分子或原子构成的，分子又是由原子构成的，
原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和
中子构成的，而夸克则是比质子和中子更小的微粒.微观
粒子的大致尺度如图所示.
典例2 [ 南通期中 ] 人类对原子结构的认识永无止境．
请根据所学知识回答下列问题．
（1）道尔顿最早提出原子的概念并认为原子是“不可再
分的实心球体”，1897年，汤姆孙发现了______，说明了
原子是________.
电子
可分的
（2）卢瑟福进行 粒子散射实验后，认为原子是“行星
模型”．如图甲是卢瑟福用 粒子轰击原子而产生散射的
实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的
原子核式结构，卢瑟福的这一研究过程是一个___的过程.
A
A.建立模型 B.得出结论 C.提出问题 D.验证证据
了解物质的组成
1.庄子的这句话里面包含了古代关于物质______可分的思想。
无限
2.假如给庄子一台显微镜观察分子。你会给庄子提供一台
______(填“光学”或“电子”)显微镜。
电子
探索微观粒子
3.工厂伐木时，飞出很多木头屑，一粒木头屑______
(填“是”或“不是”)一个分子。
不是
4.当木头被切割至直径约为___ 数量级微小木块时就达到原
子大小了。
C
A. B. C. D.
5.木头被切割至原子大小后还能再分吗？被评为“物理最美实
验”之一的 粒子散射实验可以继续探索原子的组成。
(1)进行 粒子散射实验得出原子核式结构模型的科学家是
( )
A
A.卢瑟福 B.汤姆孙 C.阿伏伽德罗
(2)如图所示， 粒子散射实验的结果发
现，绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原
方向前进，但是有少数 粒子却发生了
较大的偏转，并且有极少数的 粒子偏
转超过 ，有的甚至几乎达到 ，
原子核
像是被金箔弹了回来。根据实验现象，科学家提出：“原子
的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结
构”指的是________。
(3)原子核式结构模型与下列哪个模型相似( )
D
A.枣糕
B.西瓜
C.苹果
D.太阳系
(4)如图所示是用来说明原子及原
子核结构情况的示意图。图中
指的是______， 指的是______。
原子核内的______带正电，
_______不带电。由此图提供的
电子
质子
质子
中子
可以
信息可知：原子核内中子______ (填“可以”或“不能”)再分。
知道自然的尺度
6.在木头、原子、夸克、质子、分子、 粒子等微观粒子中，
空间尺度最小的是______。空间尺度最大的是______。
夸克
木头
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

展开更多......

收起↑