北師大九年級(jí)物理下冊(cè) （探索微觀世界的歷程）粒子和宇宙教學(xué)課件

第十六章粒子和宇宙探索微觀世界的歷程

1.了解人類對(duì)探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過程.2.了解電子的發(fā)現(xiàn)過程和原子的核式結(jié)構(gòu)模型.3.了解夸克模型.4.了解納米材料的應(yīng)用.學(xué)習(xí)目標(biāo)新課目標(biāo)新課引入

很久以前，所有人們一直奇怪，太陽(yáng)為什么發(fā)光？這個(gè)千古之謎后來怎么破解的呢？觀察與思考1969年，當(dāng)人類第一次踏上月球，回眸自己的來處是才深刻地認(rèn)識(shí)到：在廣袤的宇宙中，我們只偏居在一個(gè)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(gòu)成.原子不能消失，但也不會(huì)無中生有.”——德謨克利特新課講解

德謨克利特的原子論缺少科學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來并不為人們所認(rèn)同.

直到17世紀(jì)，以“化學(xué)之父”道爾頓和玻意耳為代表的科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)才復(fù)活和確立了原子論.道爾頓（1766-1844）走向科學(xué)二

1.多數(shù)物質(zhì)可由其它物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)合成，這些物質(zhì)稱為化合物.

2.一些物質(zhì)不能由其它物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)來合成，這些物質(zhì)稱為單質(zhì)，也稱為元素.

3.對(duì)應(yīng)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(xué)性質(zhì)不變的不可再分的最小單元.他們研究測(cè)量了大量物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了如下事實(shí)：1811年，意大利的科學(xué)家阿伏伽德羅進(jìn)一步指出，物質(zhì)一般不是直接由原子組成，而是由幾個(gè)原子相結(jié)合的分子構(gòu)成的.用場(chǎng)離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣DNA分子結(jié)構(gòu)原子、分子、物質(zhì)觀察與思考你知道嗎1cm3的水分子中含有3.34×1022個(gè)水分子.一個(gè)水分子的質(zhì)量約為3×10－26kg，最小的分子只有10－27kg，其尺度相當(dāng)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(gè)原子.水分子揭開原子的“面紗”三

19世紀(jì)下半葉，人們研究稀薄氣體放電現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放電管內(nèi)氣體足夠稀薄時(shí)，陰極就發(fā)射出一種射線，稱為陰極射線.陰極射線管實(shí)驗(yàn)與探究電子的發(fā)現(xiàn)1897年，英國(guó)的物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)，陰極射線在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下可發(fā)生偏轉(zhuǎn)，方向與帶負(fù)電的粒子相同，表明這是一種帶負(fù)電的粒子流，后來人們稱這種粒子為電子.陰極射線偏轉(zhuǎn)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(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍.并掀起了新一輪探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的熱潮.湯姆孫因此獲得了1906年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).湯姆孫（1856－1940）揭開原子“面紗”α粒子散射實(shí)驗(yàn)

為了探索原子結(jié)構(gòu)，人們用已知粒子轟擊薄金屬箔，它們會(huì)與金屬原子作用發(fā)生偏轉(zhuǎn).通過觀察這種偏轉(zhuǎn)情況可以獲得原子內(nèi)部信息，這種實(shí)驗(yàn)叫散射實(shí)驗(yàn).1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福等人進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn).

盧瑟福的實(shí)驗(yàn)讓人們認(rèn)識(shí)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(chǎng)，在其中央有一顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原子直徑的萬分之一，而它的質(zhì)量卻占整個(gè)原子質(zhì)量的99.94％以上.盧瑟福（1871－1937）原子內(nèi)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(zhì)子，1932年，他的學(xué)生查德威克不帶電的中子.對(duì)原子的探索

人們此時(shí)認(rèn)為，電子、質(zhì)子和中子就是構(gòu)成世界的基本單元，稱它們?yōu)榛玖Ｗ?可后來人們很快從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了更多微觀粒子.質(zhì)量介于質(zhì)子和電子之間的稱為介子；大于質(zhì)子稱為超子.夸克1964年，美國(guó)物理學(xué)家蓋爾曼在費(fèi)米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎(chǔ)上，提出了質(zhì)子、中子、介子、超子等都是由三種基礎(chǔ)粒子組成，它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克.科學(xué)界把這一模型稱為夸克模型.蓋爾曼因此獲1969年物理學(xué)獎(jiǎng).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／Ψ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(shí)五

物理學(xué)中，原子、原子核及其更深層次的客體統(tǒng)稱為微觀粒子，簡(jiǎn)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(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，發(fā)明的新技術(shù).

納米科技的思想源自于美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)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(shí).IBM公司與中國(guó)科學(xué)院也分別于1990年和1999年展示了原子的操縱技術(shù).

納米技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)，它是在0.10至100納米(即十億分之一米)尺度的空間內(nèi)，研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新技術(shù).納米技術(shù)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(fù)能力，可作為金屬、非金屬材料通用的修補(bǔ)劑.納米技術(shù)的應(yīng)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(yīng)用1.宇宙是由物質(zhì)組成的,物質(zhì)由分子、原子組成.2.人類探索原子的構(gòu)造的歷程.3．原子結(jié)構(gòu)（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(zhì)子和中子組成的.（4）夸克組成了所有質(zhì)子、中子、介子、超子.4.納米技術(shù)及其應(yīng)用.課堂小結(jié)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(zhì)子中子質(zhì)子中子正電課堂訓(xùn)練2.關(guān)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α粒子從氦原子核中打出了質(zhì)子C.查德威克提出夸克的設(shè)想D.蓋爾曼發(fā)現(xiàn)了中子A3.下列實(shí)例中，利用納米材料特殊作用的是（）

A.為了裝飾，在墻壁上涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在墻上

B.用膠水可以把兩張紙粘在一起

C.用納米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎，具有一定的塑性

D.小雨天氣，羽絨服裝不易被雨水淋濕C探索微觀世界的歷程第十六章粒子和宇宙

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，大自然的萬物都由看不見的微小粒子——原子構(gòu)成。原子不能消失，但也不會(huì)無中生有。”——德謨克利特思維的火花德謨克利特的原子論缺少科學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來并不為人們所認(rèn)同。直到17世紀(jì)，以道爾頓和玻意耳為代表的科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)才復(fù)活和確立了原子論。道爾頓（1766—1844）1811年，意大利科學(xué)家阿伏伽德羅進(jìn)一步指出，物質(zhì)一般不是直接由原子組成，而是由幾個(gè)原子相結(jié)合的分子構(gòu)成的。用場(chǎng)離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣DNA分子結(jié)構(gòu)1897年，英國(guó)的物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)，陰極射線在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下可發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向與帶負(fù)電的粒子相同，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可分的概念，是人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍，并掀起了新一輪探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的熱潮。湯姆孫（1856－1940）從1909年到1911年，英國(guó)科學(xué)家盧瑟福等人無數(shù)次地用高速α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)原子中帶正電的物質(zhì)只占很小的體積，但密度很大，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量。盧瑟福（1871－1937）盧瑟福的實(shí)驗(yàn)讓人們認(rèn)識(shí)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(chǎng)，在其中央有一顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原子直徑的萬分之一，而它的質(zhì)量卻占整個(gè)原子質(zhì)量的99.94％以上。1919－1932年，盧瑟福和他的學(xué)生先后發(fā)現(xiàn)了帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子。1964年，美國(guó)物理學(xué)家蓋爾曼在費(fèi)米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎(chǔ)上，提出了質(zhì)子、中子、介子、超子等都是由三種基礎(chǔ)粒子組成，它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克，科學(xué)界把這一模