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(共31张PPT)
第十六章
粒子和宇宙
第一节
探索微观世界的历程
第二节
浩瀚的宇宙
第三节
能源：危机与希望
思维的火花
“正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，大自然的万物都由看不见的微小粒子——原子构成。原子不能消失，但也不会无中生有。”
——德谟克利特
德谟克利特（约公元前460—约公元前370）
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１.近代原子论的发现
知识点1
探索微观世界的历程
（1）多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物。
（2）一些物质不能由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为单质，也成为元素。
（3）原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元。
2.电子的发现
知识点1
探索微观世界的历程
1897
年，英国物理学家汤姆孙发现了电子，电子的发现说明原子具有内部结构，即原子是可分的。
汤姆孙（1856－1940）
3.原子的核式结构模型
知识点1
探索微观世界的历程
1911
年，物理学家卢瑟福在α
粒子的散射实验基础上，建立了原子核式结构模型：原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的，且正负电荷数量相等，原子核位于原子的中心，电子受原子核吸引，绕核做高速运动。
卢瑟福（1871－1937）
4.微观粒子的空间尺度
知识点1
探索微观世界的历程
原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电，电子带等量的负电，原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，质子、中子由夸克组成。
知识点1
探索微观世界的历程
知识点2
浩瀚的宇宙
人类的祖先第一次仰望星空，并且惊叹其中的玄妙时，人们就开始试图破译日月星辰等天文现象的奥秘。谁是宇宙的中心？
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知识点2
浩瀚的宇宙
1.宇宙概观
（1）地心说:“地心说”认为地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，它们在各自的轨道上绕地球运转。
（2）日心说:16
世纪，波兰学者哥白尼提出了“日心说”，认为太阳是整个宇宙的中心。
知识点2
浩瀚的宇宙
太阳系
知识点2
浩瀚的宇宙
（3）现代宇宙观：18
世纪后半叶开始，天文学家用各种望远镜对宇宙中的天体进行了系统的观察，逐渐认识到太阳也不是宇宙的中心，人类从此建立起科学的宇宙观。
（4）星系宇宙中有无数的星系团、超星系团存在。我们身处在银河系中，太阳是银河系中的一颗普通恒星，地球是太阳系中的一颗行星，月球是地球的卫星。太阳系的中心天体是太阳，它是一个半径约
7×105
km、表面温度达6×103
K
的恒星。
知识点2
浩瀚的宇宙
知识点2
浩瀚的宇宙
银河系
知识点2
浩瀚的宇宙
2.飞向太空
人类不断探索太空，我国在探索太空的历程中逐渐走在了世界前列。2003
年10月15
日，我国成功发射了“神舟”五号载人飞船，中国人实现了遨游太空的理想。我国从2004年启动了探月工程，整个过程分“绕”、“落”、“回”三个阶段，目前已进入了以取样返回为主要目的的第三阶段。
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知识点2
浩瀚的宇宙
3.破解宇宙奥秘之路
（1）宇宙处于膨胀之中：宇宙处于不断的膨胀之中，所有河外星系正在离我们银河系而去，离我们越远的星系逃离得越快。
哈勃望远镜
（2）“宇宙大爆炸”理论：宇宙学家认为，宇宙诞生于一次“大爆炸”，爆炸生成的“原始火球”不断膨胀而逐渐冷却下来，形成今天的还在膨胀着的宇宙。
知识点2
浩瀚的宇宙
大爆炸理论模拟图
知识点3
能源：危机与希望
图中都存在着什么能量？分别有哪些不同形式的能量在发生相互转化？能量之间的相互转化有怎样的规律？
行驶的汽车与飞行的飞机
柯受良驾车飞越黄河
知识点3
能源：危机与希望
水力发电站
“天宫”一号飞行器上的太阳能电池板
知识点3
能源：危机与希望
大亚湾核电站
新疆的风力发电
知识点3
能源：危机与希望
1.能量转化与守恒定律
能量转换器
能量转化
热机
发电机
电动机
电热器
电池充电
电池供电
内能→机械能
机械能→电能
电能→机械能
电能→内能
电能→化学能
化学能→电能
知识点3
能源：危机与希望
能量的转化和转移可以自发地朝某个方向进行，却不能自发地朝相反方向进行。也就是说自发的能量转化和转移过程有一定的方向性，即自然进行的能量转化过程是不可逆的。
能量转化与守恒定律
能量转移和转化的方向性
知识点3
能源：危机与希望
自然界中一切与热现象有关的能量转化过程是有方向性、不可逆的，即能量的转移和转化具有方向性。
如电能可以使电灯发光，同时产生内能散失到空气中，但这些内能无法自动地转化为电能。
知识点3
能源：危机与希望
永动机
永动机是一类所谓不需外界输入能量便能够不断运动并且对外做功的机械。永动机不可能制造出来，因为它违反了能量转化与守恒定律。
知识点3
能源：危机与希望
2.物质与能量
1905
年，爱因斯坦以公式
E
＝mc2
揭示了以质量
m
为标志的物质与能量
E
的关系，式中c
为光在真空中的速度。
物质与能量的关系
核能
核裂变
核聚变
定义
条件
反应图示
应用
重原子核分裂成中等质量原子核的反应
轻原子核聚合成质量较大的原子核的反应
用中子轰击重原子核
超高温
原子弹、核电站
氢弹
知识点3
能源：危机与希望
3.科学与人类
太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能和地热能等可以认为是无限的，所以把它们叫作可再生能源。
可再生能源
不可再生能源
煤、石油、天然气、核燃料和可燃冰等一旦消耗就很难再生成，所以把它们叫作不可再生能源。
三、课堂小结
通过本节课的学习，你有什么收获？
谢谢！

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