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第一节 走进微观
第十一章 小粒子与大宇宙
新课导入
尘土
树木
流水
我们周围的一切，包括有生命的和无生命的，都是物质。
火焰
空气
星辰
学习目标
1.知道物质是由分子和原子组成的。
2.知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式模型，大致了解人类
探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入。
3.对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的数量级的概念。
一、自然的尺度
课堂探究
浩瀚的星空
远飞的大雁
用电子显微镜观察到的病毒
从无限的宇宙到微小的基本粒子，物质以各种各样的形态展现着，宇宙及微观领域到底有多大呢？
目前，人类能观测到的空间最远已到达 1026 m 的宇宙深处。
在人们不能直接看到的世界里，例如：细胞、病毒、分子、原子……目前科学家的研究已深入到了10-15 m的微观领域。
二、物质的组成
物质是由什么组成的呢？从古至今，人们一直在探寻着这个问题的答案。
古希腊人认为宇宙万物由水、火、土、气组成，称为“四元素说”
我们的祖先认为宇宙万物由金、木、水、火、土组成，称为“五行说”
课堂探究
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗最早把这种颗粒命名为“分子”。后来，人们又发现分子也有结构，它们是由原子构成的。
阿伏伽德罗（A.Avogadro，
1776-1856）
后来，人们认识到若将物质无限地分下去，所得颗粒越分越小，小到这种颗粒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构成的。
通常，物质是由分子或原子组成的。
电子显微镜下的苯分子
DNA生物大分子结构的示意图
分子很小。分子的直径大约只有10-10m，只能用电子显微镜才能看到。
…
一亿个分子紧密排成一列
长度大约只有1cm
氢分子是最小的分子，其尺度相当于一根头发丝直径的十万分之一，质量只有10-27 kg左右。
每个组成生命的基本组元DNA分子都含有几百万个原子。1 cm3 的水中就含有 3.34×1022 个水分子；一个水分子的质量只有 3×10-26 kg。
信息窗
通常情况下，1 cm3 的空气里大约有 2.7×1019 个分子，现代大型计算机每秒可以计算 100 亿(1010)次，要把这么多分子一个个数完，得花 80 多年。
1cm3的空气
三、微观粒子
课堂探究质子原子核中子电子物体物质分子原子夸克大约在2400年前，古希腊哲学家德谟克里特把组成物质的微粒叫原子，19世纪初,英国科学家道尔顿证明了原子的存在。
1.单原子分子
有的分子由单个原子组成,叫做“单原子分子”。
分子分为：单原子分子和多原子分子。
课堂探究
绝大多数分子由多个原子组成,叫做多原子分子。例如，水分子是多原子分子，它是由两个氢原子和一个氧原子组成的。
水滴
氢原子
氧原子
氢原子
2.多原子分子
19世纪70年代，人们通过对气体放电现象的进一步研究，发现了阴极射线。
3.电子的发现
1897年，英国物理学家汤姆孙发现阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成，这种粒子就是“电子”。
J.J.汤姆逊
（Joseph John Thomson，1856-1940）
4.原子核式结构模型
1911年，卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型。
散射实验
欧内斯特·卢瑟福
（Ernest.Rutherford，
1871-1937）
原子的中心叫原子核，带正电，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着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样。
原子核式结构模型
原子核式结构模型
5.原子核组成
原子
原子核
质子
中子
电子
20世纪初，科学家相继发现原子核可以释放出质子和中子，原子核是由带正电质子和不带电中子组成的.
20世纪初，人们相继发现了原子核包括质子和中子，质子带正电，中子不带电。由此可知：原子核是由质子与中子组成的。
20世纪60年代，科学家发现质子和中子都是由称为夸克的更小的粒子组成。
直线重离子加速器
20世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥秘，制造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μ子、π 介子、Κ 介子、Λ 超子、Σ 超子及 τ 子等400余种粒子。
信息窗
微观粒子的空间尺度
结构
每一个点表示一个原子
大分子
原子
原子核
质子
夸克
绕原子核运动的电子
原子核
中子
质子
夸克
大小
（m）
10-8-10-9
-10-10
-10-15
-10-15
＜10-19
课堂练习
1.关于物质的组成，下列说法中正确的是(　　 )
A.通常，物质是由分子或原子组成的
B.分子可以直接用肉眼看见
C.我国的古人对物质的组成提出了“四元素说”
D.物质都是直接由分子组成的
B
2.下图中与原子结构模型最为接近的是( 　　)
D
3.下列组成物质的微观粒子,按照空间尺度由小到大排列的是（ ）
A.夸克、质子、原子核、原子
B.原子、原子核、质子、夸克
C.夸克、原子核、质子、原子
D.原子、夸克、原子核、质子
A
4.如图甲所示是锂原子的内部结构示意图，从图甲中可以看出锂原子内有________个质子，电子带________(填“正”或“负”)电荷，原子的结构类似于太阳系的模型(图乙)，那么图甲中的________相当于太阳系中的太阳。
3
负
原子核　
5.如图所示是用来说明原子内部结构的示意图。由图可知：原子是由_________和_______组成的，原子核由________和________组成的。
电子
原子核
质子
中子
课堂小结
2.分子由原子构成
3.从大到小排序：分子，原子，原子核，夸克。
注意：所有这些微观粒子用肉眼是看不见的。可看见的都是物体，如灰尘是物体不是分子。
原子
原子核
电 子
质子
中子
由夸克组成
1.宇宙由物质构成，物质由分子或原子组成。

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