1、第十章小粒子与大宇宙走走 进进 微微 观观第一节 哈勃太空望远镜我们对自然的认识我们对自然的认识仰望天空，人类对宇宙的观察已仰望天空，人类对宇宙的观察已到达到达1026m的深处；的深处；细看物质，人类对微观世界的研细看物质，人类对微观世界的研究已深入到了究已深入到了10-15m的微观领域的微观领域用电子显微镜观察到用电子显微镜观察到的的SARS病毒病毒物质是由什么组成？物质是由什么组成？希腊人认为宇宙万物由水，火，土，气组成，希腊人认为宇宙万物由水，火，土，气组成，称为称为“四大元素四大元素”说说我们的祖先认为宇宙万物由金，木，水，火，我们的祖先认为宇宙万物由金，木，水，火，土组成，土组成，称
2、为称为“五行说五行说”。物质的组成物质的组成1811年，意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这年，意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这种颗粒命名为种颗粒命名为“分子分子”物质是由分子或原子组成的。物质是由分子或原子组成的。后来人们认识到若将物质无限地分下去，所得颗后来人们认识到若将物质无限地分下去，所得颗粒愈分愈小，小到这种颗粒能保持其化学性质不粒愈分愈小，小到这种颗粒能保持其化学性质不变为止，通常所说的物质就是由这种颗粒构成的。变为止，通常所说的物质就是由这种颗粒构成的。后来人们又陆续对物质的结构进行了后来人们又陆续对物质的结构进行了不断的研究。不断的研究。微观粒子的发现历程微观粒子的发现历程1.
3、1811年由意大利物理学家阿伏伽德罗首先提出年由意大利物理学家阿伏伽德罗首先提出“分子分子”学说；学说；2.19世纪初英国物理学家道尔顿证明原子的存在；世纪初英国物理学家道尔顿证明原子的存在；3.1897年英国物理学家汤姆孙发现电子；年英国物理学家汤姆孙发现电子；4.1909年卢瑟福提出原子核式结构模型；年卢瑟福提出原子核式结构模型；5.20世纪初科学家发现原子核是由质子和中子组成；世纪初科学家发现原子核是由质子和中子组成；6.20世纪世纪60年代发现质子和中子都是由年代发现质子和中子都是由“夸克夸克”组成；组成；DNA生物大分子结构示意图交流讨论：交流讨论： 干旱的田龟裂为土块，土块可碎成细
4、泥，干旱的田龟裂为土块，土块可碎成细泥，细泥又碎为沙尘，沙尘还能继续分裂吗？细泥又碎为沙尘，沙尘还能继续分裂吗？沙尘随风飘荡，会消失得无影无踪吗？沙尘随风飘荡，会消失得无影无踪吗？信息窗信息窗 氢分子是最小的分子，其尺度相当于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，质量只一根头发丝直径的十万分之一，质量只有有10-27kg左右。左右。 组成生命的基本组元组成生命的基本组元DNA分子每个都分子每个都含有几百万个原子。含有几百万个原子。 1cm3的水中就含有的水中就含有 3.34 1022个水分子，个水分子， 一个水分子的质量一个水分子的质量只有只有3 10 - 26kg 微观
5、粒子微观粒子分子由原子构成分子由原子构成有的分子由单个原子组成，叫有的分子由单个原子组成，叫做做“单原子分子单原子分子”；绝大多数；绝大多数分子由多个原子组成，叫做分子由多个原子组成，叫做“多原子分子多原子分子”；1897年英国物理学家汤姆生发现阴极射线是年英国物理学家汤姆生发现阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成，这种粒子由速度很高的带负电的粒子组成，这种粒子就是就是“电子电子”水分子模型氢原子氧原子20世纪，科学家在探索物质结构世纪，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以的历程中，相继发现原子核可以放出质子和中子，质子带正电荷，放出质子和中子，质子带正电荷，中子不带电，由此知道
6、原子核是中子不带电，由此知道原子核是由质子和中子组成的。由质子和中子组成的。1909年，年，卢瑟福在成功地进行了卢瑟福在成功地进行了粒子散射粒子散射实验后，提出了原子核式结构模实验后，提出了原子核式结构模型。型。20世纪世纪60年代，科学家发现质子和中子都是由年代，科学家发现质子和中子都是由被称为被称为“夸克夸克”的更小的粒子组成的更小的粒子组成平时我们应多植树平时我们应多植树造林，保护生态平造林，保护生态平衡，避免出现沙尘衡，避免出现沙尘暴这些现象的发生。暴这些现象的发生。分子有多小？分子有多小？氢分子是最小的分子，其尺度相当于一根头发丝氢分子是最小的分子，其尺度相当于一根头发丝的直径的十万
7、分之一，质量只有的直径的十万分之一，质量只有10-27kg左右。左右。水的分子的直径大约是水的分子的直径大约是410-10m，1cm3的的水中就会有水中就会有3.341022个水分子，一个水分个水分子，一个水分子的质量只有子的质量只有310-26kg。各种分子的直径都只有几万分之一个纳各种分子的直径都只有几万分之一个纳米左右，据估计一只蚂蚁一口水就吞下米左右，据估计一只蚂蚁一口水就吞下21010个水分子，个水分子，10万个氧分子依次排万个氧分子依次排列起来，总长仅列起来，总长仅0.03mm。分子是组成物质的最小微粒吗？分子是组成物质的最小微粒吗？还可以分割吗？还可以分割吗？分子不是组成物质的最
8、小微粒分子不是组成物质的最小微粒,还可以再分还可以再分割割,19世纪初世纪初,英国科学家英国科学家道尔顿道尔顿证明了证明了原子原子的存在的存在,有的分子由单个原子组成有的分子由单个原子组成,叫做叫做“单单原子分子原子分子”；绝大多数分子由多个原子组成；绝大多数分子由多个原子组成,叫叫“多原子分子多原子分子”。微观粒子的空间尺度微观粒子的空间尺度20世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥秘，制造了各种类型的粒子加速器。借助于秘，制造了各种类型的粒子加速器。借助于不断完善的粒子加速器，又发现了不断完善的粒子加速器，又发现了 子，子， 介介子，子， 介子，介子， 超
9、子，超子， 超子及超子及 子等子等400余种余种粒子。这些粒子是比原子核更深一个层次的粒子。这些粒子是比原子核更深一个层次的物质存在形式。物质存在形式。人类对自然界的认识永无止境，探索永不停止，人类对自然界的认识永无止境，探索永不停止，微观世界的神秘面纱还有待于同学们去揭开。微观世界的神秘面纱还有待于同学们去揭开。一、宇宙是由物质组成的一、宇宙是由物质组成的1、地球及其他一切天体是由、地球及其他一切天体是由物质物质组成的，组成的， 物质处于不停的物质处于不停的运动和发展运动和发展中中2、光年、光年(长度单位长度单位)：表示光在一年内所走表示光在一年内所走 的路程的路程二二. .物质的组成物质的
10、组成1 1、物质、物质分子分子原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子夸克夸克夸克夸克物质是由物质是由_组成，分子又是由组成，分子又是由_组成，组成，原子是由原子是由_和和_组成，其中原组成，其中原子核又是由子核又是由_和和_组成，质子和中子组成，质子和中子都是由都是由_组成。组成。分子分子原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子夸克夸克2 2、纳米、纳米( (长度单位长度单位) )，1nm1nm1010-9-9m m考考你考考你1、我们周围的空气、鲜花、树木、动物、水和石头等都、我们周围的空气、鲜花、树木、动物、水和石头等都是是 。2、我们周围的一切物质都是由、我们周
11、围的一切物质都是由 或或 组成的。组成的。3、19世纪初英国科学家道尔顿证明了世纪初英国科学家道尔顿证明了 的存在；的存在；1897年英国物理学家汤姆生发现了年英国物理学家汤姆生发现了 ；1909年卢瑟福年卢瑟福在进行在进行离子散射实验后，提出了离子散射实验后，提出了 模型。模型。4、原子是由、原子是由 和和 组成，原子核是由组成，原子核是由 _ 和和 组成；其中组成；其中 带正电，带正电， 不带电。不带电。 物质物质分子分子原子原子原子原子电子电子原子的核式结构原子的核式结构原子核原子核电子电子质子质子中子中子质子质子中子中子5、下列选项中，由同种分子或原子组成的是（、下列选项中，由同种分子
12、或原子组成的是（ ）A、黄金、空气、水、黄金、空气、水 B、黄金、铁、铜、黄金、铁、铜 C、水、酒精、油、水、酒精、油 D、冰、水、水蒸气、冰、水、水蒸气6、阿伏加德罗发现、阿伏加德罗发现18g的水含有的水含有6.021022个水分子，由个水分子，由此我们可以知道每个水分子的质量是多少？每个水分子的此我们可以知道每个水分子的质量是多少？每个水分子的体积是多少？体积是多少？D答案：答案：2.9910-23g答案：答案：2.9910-23cm3第二节第二节 看不见的运动看不见的运动我们知道物质是我们知道物质是由大量分子构成由大量分子构成的，你还想知道的，你还想知道什么？什么？物质的分物质的分子是如
13、何子是如何排列的？排列的？分子是否分子是否运动？运动？分子之间是否分子之间是否有力的作用？有力的作用？分子很小，也很轻，肉眼是看不见的，分子有间隙吗？分子很小，也很轻，肉眼是看不见的，分子有间隙吗？将机油装入一个壁将机油装入一个壁很厚相当坚固的钢很厚相当坚固的钢筒中，然后加上筒中，然后加上2万个标准大气压的万个标准大气压的高压。高压。结果钢筒结果钢筒“流泪流泪”了，也就是说机了，也就是说机油从钢筒里渗透油从钢筒里渗透出来。说明固体出来。说明固体分子间也存在间分子间也存在间隙。隙。分子之间分子之间有间隙有间隙分子是运动还是静止的？分子是运动还是静止的？一切物体的分子都在一切物体的分子都在不停地做
14、无规则的运不停地做无规则的运动动扩散现象：扩散现象：不同的物质在互相接触时，彼此不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做进入对方的现象，叫做扩散扩散。扩散的条件：扩散的条件：1.必须是两种不同材料的物质；必须是两种不同材料的物质；2.两种物质一定要相互接触。两种物质一定要相互接触。扩散的影响因素：扩散的影响因素：1.与物质的温度高低有关；与物质的温度高低有关；2.与物质的材料种类、物态有关；与物质的材料种类、物态有关；扩散说明的问题扩散说明的问题主要说明了构成物质的分子在不主要说明了构成物质的分子在不停的做无规则运动；停的做无规则运动；其次还说明物质的分子间有间隙。其次还说明物质的分子
15、间有间隙。生活现象：生活现象：1.春天里可以闻到各种花香；春天里可以闻到各种花香；2.放入水中的白糖颗粒慢慢地消失；放入水中的白糖颗粒慢慢地消失；3.长久存放煤的地面会变黑很深长久存放煤的地面会变黑很深 *分子之间既有引力又分子之间既有引力又有斥力，当分子之间有斥力，当分子之间的距离比较大时，分的距离比较大时，分子之间的作用力表现子之间的作用力表现为引力；当分子之间为引力；当分子之间的距离比较小时，分的距离比较小时，分子之间的作用力表现子之间的作用力表现为斥力。物体很难被为斥力。物体很难被拉开，说明分子间存拉开，说明分子间存在引力；物体很难被在引力；物体很难被压缩，说明分子间存压缩，说明分子间
16、存在斥力。在斥力。分子间存在引力和分子间存在引力和斥力斥力物质中的分子状态物质中的分子状态分子动理论内容分子动理论内容1.一切物质都是由分子构成的；一切物质都是由分子构成的；2.构成物质的分子在不停的做无构成物质的分子在不停的做无规则运动；规则运动；3.物质的分子间存在有相互作用物质的分子间存在有相互作用的引力和斥力。的引力和斥力。1、“八月桂花香八月桂花香”，很远就能闻到桂花的芳香，这是一，很远就能闻到桂花的芳香，这是一种扩散现象；它说种扩散现象；它说明明 ；一根铁棒很难；一根铁棒很难被压缩是因为分子间存在被压缩是因为分子间存在 ；胶水能把两张纸粘在；胶水能把两张纸粘在一起，这是由于分子间存
17、在一起，这是由于分子间存在 。2、下列、下列 现象中，能说明物体的分子在不停地运现象中，能说明物体的分子在不停地运动的是动的是 （ ）A、脏水中有许多小虫在乱动，毫无规律、脏水中有许多小虫在乱动，毫无规律 B、衣箱里放樟脑丸，过些日子衣服上也有了樟脑味、衣箱里放樟脑丸，过些日子衣服上也有了樟脑味 C、教室里大扫除时，灰尘满屋飞扬、教室里大扫除时，灰尘满屋飞扬 D、洗过的湿衣服，过些日子变干了、洗过的湿衣服，过些日子变干了分子在永不停息地做无规则的运动分子在永不停息地做无规则的运动斥力斥力引力引力B3、下列现象说明分子间有斥力作用的是、下列现象说明分子间有斥力作用的是 （ ）A、煤堆在墙角时间长
18、了，墙内部变黑了、煤堆在墙角时间长了，墙内部变黑了 B、打开醋瓶后，很快嗅到醋味、打开醋瓶后，很快嗅到醋味 C、有手压面包，面包体积变小了、有手压面包，面包体积变小了 D、封闭在容器中的液体很难被压缩、封闭在容器中的液体很难被压缩4、将两块光滑的干玻璃放在一起，很容易把它们分开，、将两块光滑的干玻璃放在一起，很容易把它们分开，但是如果在玻璃上洒些水后再将它们放在一起，就很难把但是如果在玻璃上洒些水后再将它们放在一起，就很难把它们分开。这一现象说明它们分开。这一现象说明 （ ）A、固体分子间没有作用力，而液体分子间有作用力、固体分子间没有作用力，而液体分子间有作用力 B、同种分子没有作用力，而异
19、种分子间有作用力、同种分子没有作用力，而异种分子间有作用力 C、任何分子间均有作用力，距离越小，作用力越大、任何分子间均有作用力，距离越小，作用力越大 D、水具有黏性，分子间是否具有作用力与此无关、水具有黏性，分子间是否具有作用力与此无关DC5、吸烟有害健康，国际卫生组织规定了、吸烟有害健康，国际卫生组织规定了“世界戒烟日世界戒烟日”，无烟场所的标志也处处可见。因为在公共场所一个人抽烟，无烟场所的标志也处处可见。因为在公共场所一个人抽烟，其他人也会其他人也会“被动抽烟被动抽烟”，试用分子动理论解释导致这种，试用分子动理论解释导致这种结果的原因。结果的原因。6、在建材市场上有一种用锯末压制成的板
20、壮或块壮的材、在建材市场上有一种用锯末压制成的板壮或块壮的材料，它是在剧末中加黏剂，使剧末和黏剂分子间距离接近料，它是在剧末中加黏剂，使剧末和黏剂分子间距离接近相互吸引的范围，再加以压制而成，这种制造方式利用了相互吸引的范围，再加以压制而成，这种制造方式利用了分子动理论的哪个观点？分子动理论的哪个观点？答：气体分子是在永不停息地做无规则运动，答：气体分子是在永不停息地做无规则运动， 它能到达它所能到达的空间。它能到达它所能到达的空间。答：利用了不同物质的分子间答：利用了不同物质的分子间 也有相互作用力。也有相互作用力。 探索宇宙探索宇宙 第三节第三节 浑天仪 伽利略望远镜牛顿的反射望远镜 射电
21、望远镜中国最大的射电望远镜美国的“钱德拉”X射线空间望远镜哈勃拍摄的最好火星图片哈勃拍摄的最好火星图片 马头星云马头星云 沙漏星云沙漏星云 猫眼星云猫眼星云 天空中的宝石天空中的宝石 惊恐的双眼惊恐的双眼 东方红一号风云二号气象卫星 “伽利略伽利略”号探测器号探测器 “火星观察者火星观察者”探测器探测器“火星极地着陆者”探测器“火星全球探勘者火星全球探勘者”探测器探测器“卡西尼卡西尼”号土星探测飞号土星探测飞船船“卡西尼卡西尼”号穿越土星光环号穿越土星光环手手”2 2号号“水金星探测器，水金星探测器，19621962年年8 8月发射。月发射。环绕月球飞行的环绕月球飞行的“月球勘探者月球勘探者”
22、探探测器测器。“勘测者”月球探测器“麦哲伦”号金星探测器。（）19731973年发射的年发射的“水水手手”1010号探测器号探测器 俄罗斯“和平”号空间站 “旅行者”号探测飞船 飞越各大行星的“旅行者”号欧洲空间局计划发射的“火星快车”的轨道器美国的“天空实验室”空间站美国的“先驱者”探测器升空的“奋进”号航天飞机返回地面的“哥伦比亚”号航天飞机 “星尘”号探测器 前苏联前苏联“礼炮礼炮”4 4号空间站号空间站 环绕火星飞行的环绕火星飞行的“20012001火星奥德赛火星奥德赛”探测器探测器（1 1）宇宙是由一大群运动的恒星、大量的气体）宇宙是由一大群运动的恒星、大量的气体 和尘埃组成的物质系
23、统和尘埃组成的物质系统（2 2）无边无际的宇宙中大约有几十亿个像银河系）无边无际的宇宙中大约有几十亿个像银河系 这样的星系。星系离我们最远的超过这样的星系。星系离我们最远的超过100100亿亿 光年光年（3 3）宇宙间恒星总数约）宇宙间恒星总数约10102222个个（4 4）银河系直径约十万光年，它是由）银河系直径约十万光年，它是由13001300亿颗恒亿颗恒 星形成的巨大星系。从正面看银河系像一个星形成的巨大星系。从正面看银河系像一个 庞大的车轮状的旋涡系统，从侧面看相一个庞大的车轮状的旋涡系统，从侧面看相一个 中间凸起的铁饼中间凸起的铁饼银河系有多大？银河系有多大？用什么长度单位表示最方便？用什么长度单位表示最方便？（5 5）太阳系已发现的八大行星是水星、金星、）太阳系已发现的八大行星是水星、金星、 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。 地球在绕太阳运行的第三条轨道上地球在绕太阳运行的第三条轨道上
