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第十章 从粒子到宇宙
第1节 探索微观
1.知道物质都是由分子组成；
2.知道分子是保持物质化学性质不变的最小微粒；
3.知道分子由原子组成，了解原子结构的两种模型；
4.掌握原子的结构；
5.知道原子核的结构。
为什么会“水滴石穿”？
年代久远的铜像的手为什么会变小？
知识点一：关于物质结构的猜想
为什么铁铲用久会变薄？
当人走近花园时，为什么很远就能闻到花香？
古希腊的哲学家德谟克里特，通过不断观察这些现象，不断思考。他认为，石块铜像的手、花粉.....他们都是很微小地一点一点散失的。因此，他猜想，大块物体是由极小的物质粒子组成的。
德谟克里特把这钟物质叫做“原子”，这个词的意思是“不可再分割的颗粒”。
德谟克里特
我国古代思想家对物质结构曾提出过很多猜想。
早在公元前11世纪，我国古代就有一种“五行说”，认为自然界是由金、木、水、火、土五种基本物质构成的。战国时期成书的《中庸》里写道：“语小，天下莫能破焉。”意思是说，世界上存在着很小很小、不可能再分割的东西。其实，这就是原子思想的萌芽。
知识点二：物质是由分子和原子构成的
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗首先把自然界中保持物质化学性能不变的最小微粒叫做分子。我们常见的物体，例如固体、液体或气体，无论大小、轻重有何不同，也无论是否有生命，都是由分子组成的。
DNA（脱氧核糖核酸大分子结构图）
大多数分子直径尺度的数量级为10-10 m (0.1 nm)。
10-10m=0.1nm
分子质量也很小，如一个水分子的质量为3×10-26 kg。
分子不是组成物质的最小微粒，还可以再分割;
19世纪初，英国科学家道尔顿证明了原子的存在。
道尔顿
例如，一个水分子由一个氧原子和两个氢原子组成, 一个二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。
大多数的分子是由多个原子组成的，叫做多原子分子。
有些分子是由单个原子构成的，叫做单原子分子。铁、铜、金、铂等大多数金属，它们的分子也就是原子。
还有比原子更小的粒子吗？
思考
19世纪末，科学家用真空管进行放电实验时，发现真空管的阴极能发出一种射线。1897年，英国科学家汤姆孙（J. J. Thomson，1856—1940）进行了认真的实验研究，确定这种射线是由一种带负电的微粒构成的，它们来自原子的内部，他把这种微粒叫做电子。
知识点三：把原子“切开”
电子e是比分子、原子更小的物质微粒。它的质量me=9.11×10-31 kg，约等于氢原子质量的11837，半径小于10-16 m。
?
电子的发现否定了原子不可再分的神话，使人们对物质结构有了更深入的认识
原子是否还再分？
思考
知识点四：原子结构的两种模型
电子、原子都很小，无法用仪器对他们直接观察，只能借助实验，利用已有知识，通过想象、类比等方法，构建出他们的模型。其中最有影响的是汤姆孙和他的学生卢瑟福提出的两种原子结构模型。
汤姆孙”枣糕模型
汤姆孙认为，原子像一个实心球体，均匀分布着带着正电的粒子，电子镶嵌在其中，犹如糕中的枣儿，因此被称为“枣糕模型”。
α粒子散射实验
1911年，卢瑟福和他的助手进行了α粒子散射实验
卢瑟福
1911 年，卢瑟福基于 α 射线（带正电的粒子流）轰击金箔的实验，提出了他的原子结构模型：原子中间有一个带正电的核，它只占有极小的体积，却几乎集中了原子的全部质量，带负电的电子在核外绕核运动，这一模型被称为“核式结构模型”。
卢瑟福(1871-1937)
α粒子散射实验示意图
卢瑟福的“核式模型”否定了汤姆孙的“枣糕模型”，但是它也并不是完美的。
现代社会更认可的“电子云模型”
知识点五：原子核的构成部分
科学家发现，氢原子结构最简单，核外只有一个电子。如果把电子的电荷量作为一个单位的负电荷量，则氢原子核的电荷量便是一个单位的正电荷量。这种具有单位正电荷量的氢原子核叫做质子。实验表明，质子是原子核的组成部分。
氢原子结构图
英国物理学家查德威克发现原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多，这种粒子叫做中子。
质子和中子统称核子。原子核中的质子和中子的数目称为核子数。各种元素原子核的质子数和核子数一般是不同的。
查德威克
知识点六：原子的结构
原子中央有一个很小的原子核；电子在核外绕核旋转。
原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电。
质子和中子的质量差不多。
进一步的研究表明，大多数原子的直径约为10-10m，而原子核的直径只有10-15～10-14m。如果把原子想象成篮球一样大，那么原子核就比一粒细沙子还小。
通过进一步探索发现，科学界已普遍确认质子、中子等也有内部结构，它们是一种叫做夸克的更小微粒组成的。
从17世纪开创近代物理后的几百年来，人们对物质结构的探索日益深入。
人们认识到的微观世界的尺度
1.刮大风时尘埃在空中飞舞，对于尘埃，下列说法正确的是（　　）
A．它和一个分子差不多大小
B．可以借助光学显微镜观察到尘埃分子
C．它的直径大约为10-10m
D．它是由许多分子构成的
D
2. 关于卢瑟福提出的原子结构的核式模型，下列说法中正确的是（ ）
A. 原子是由原子核和中子组成的
B. 原子是由原子核和核外电子组成的
C. 原子是由质子和中子组成的
D. 原子的质量几乎集中在原子核外
B
3.大千世界，从宏观到微观，从天体到原子，似乎都有那么多惊人的相同规律。如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与_______（选填“汤姆逊”
或“卢瑟福”）建立的原子核式结构模型十分相似，
其中原子核相当于太阳，绕核运动的______ 就相当
于行星。
卢瑟福
电子

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