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第十章 從粒子到宇宙
第1節 探索微觀
1.知道物質都是由分子組成；
2.知道分子是保持物質化學性質不變的最小微粒；
3.知道分子由原子組成，了解原子結構的兩種模型；
4.掌握原子的結構；
5.知道原子核的結構。
為什么會“水滴石穿”？
年代久遠的銅像的手為什么會變小？
知識點一：關于物質結構的猜想
為什么鐵鏟用久會變薄？
當人走近花園時，為什么很遠就能聞到花香？
古希臘的哲學家德謨克里特，通過不斷觀察這些現象，不斷思考。他認為，石塊銅像的手、花粉.....他們都是很微小地一點一點散失的。因此，他猜想，大塊物體是由極小的物質粒子組成的。
德謨克里特把這鐘物質叫做“原子”，這個詞的意思是“不可再分割的顆?！?。
德謨克里特
我國古代思想家對物質結構曾提出過很多猜想。
早在公元前11世紀，我國古代就有一種“五行說”，認為自然界是由金、木、水、火、土五種基本物質構成的。戰國時期成書的《中庸》里寫道：“語小，天下莫能破焉?！币馑际钦f，世界上存在著很小很小、不可能再分割的東西。其實，這就是原子思想的萌芽。
知識點二：物質是由分子和原子構成的
1811年，意大利物理學家阿伏伽德羅首先把自然界中保持物質化學性能不變的最小微粒叫做分子。我們常見的物體，例如固體、液體或氣體，無論大小、輕重有何不同，也無論是否有生命，都是由分子組成的。
DNA（脫氧核糖核酸大分子結構圖）
大多數分子直徑尺度的數量級為10-10 m (0.1 nm)。
10-10m=0.1nm
分子質量也很小，如一個水分子的質量為3×10-26 kg。
分子不是組成物質的最小微粒，還可以再分割;
19世紀初，英國科學家道爾頓證明了原子的存在。
道爾頓
例如，一個水分子由一個氧原子和兩個氫原子組成, 一個二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子組成。
大多數的分子是由多個原子組成的，叫做多原子分子。
有些分子是由單個原子構成的，叫做單原子分子。鐵、銅、金、鉑等大多數金屬，它們的分子也就是原子。
還有比原子更小的粒子嗎？
思考
19世紀末，科學家用真空管進行放電實驗時，發現真空管的陰極能發出一種射線。1897年，英國科學家湯姆孫（J. J. Thomson，1856—1940）進行了認真的實驗研究，確定這種射線是由一種帶負電的微粒構成的，它們來自原子的內部，他把這種微粒叫做電子。
知識點三：把原子“切開”
電子e是比分子、原子更小的物質微粒。它的質量me=9.11×10-31 kg，約等于氫原子質量的11837，半徑小于10-16 m。
?
電子的發現否定了原子不可再分的神話，使人們對物質結構有了更深入的認識
原子是否還再分？
思考
知識點四：原子結構的兩種模型
電子、原子都很小，無法用儀器對他們直接觀察，只能借助實驗，利用已有知識，通過想象、類比等方法，構建出他們的模型。其中最有影響的是湯姆孫和他的學生盧瑟福提出的兩種原子結構模型。
湯姆孫”棗糕模型
湯姆孫認為，原子像一個實心球體，均勻分布著帶著正電的粒子，電子鑲嵌在其中，猶如糕中的棗兒，因此被稱為“棗糕模型”。
α粒子散射實驗
1911年，盧瑟福和他的助手進行了α粒子散射實驗
盧瑟福
1911 年，盧瑟?；?α 射線（帶正電的粒子流）轟擊金箔的實驗，提出了他的原子結構模型：原子中間有一個帶正電的核，它只占有極小的體積，卻幾乎集中了原子的全部質量，帶負電的電子在核外繞核運動，這一模型被稱為“核式結構模型”。
盧瑟福(1871-1937)
α粒子散射實驗示意圖
盧瑟福的“核式模型”否定了湯姆孫的“棗糕模型”，但是它也并不是完美的。
現代社會更認可的“電子云模型”
知識點五：原子核的構成部分
科學家發現，氫原子結構最簡單，核外只有一個電子。如果把電子的電荷量作為一個單位的負電荷量，則氫原子核的電荷量便是一個單位的正電荷量。這種具有單位正電荷量的氫原子核叫做質子。實驗表明，質子是原子核的組成部分。
氫原子結構圖
英國物理學家查德威克發現原子核中還有一種不帶電的粒子，它的質量跟質子差不多，這種粒子叫做中子。
質子和中子統稱核子。原子核中的質子和中子的數目稱為核子數。各種元素原子核的質子數和核子數一般是不同的。
查德威克
知識點六：原子的結構
原子中央有一個很小的原子核；電子在核外繞核旋轉。
原子核是由質子和中子組成的，質子帶正電，中子不帶電。
質子和中子的質量差不多。
進一步的研究表明，大多數原子的直徑約為10-10m，而原子核的直徑只有10-15～10-14m。如果把原子想象成籃球一樣大，那么原子核就比一粒細沙子還小。
通過進一步探索發現，科學界已普遍確認質子、中子等也有內部結構，它們是一種叫做夸克的更小微粒組成的。
從17世紀開創近代物理后的幾百年來，人們對物質結構的探索日益深入。
人們認識到的微觀世界的尺度
1.刮大風時塵埃在空中飛舞，對于塵埃，下列說法正確的是（　　）
A．它和一個分子差不多大小
B．可以借助光學顯微鏡觀察到塵埃分子
C．它的直徑大約為10-10m
D．它是由許多分子構成的
D
2. 關于盧瑟福提出的原子結構的核式模型，下列說法中正確的是（ ）
A. 原子是由原子核和中子組成的
B. 原子是由原子核和核外電子組成的
C. 原子是由質子和中子組成的
D. 原子的質量幾乎集中在原子核外
B
3.大千世界，從宏觀到微觀，從天體到原子，似乎都有那么多驚人的相同規律。如圖所示，是太陽系模擬圖，行星們在各自的固定軌道上圍繞恒星太陽運轉，這與_______（選填“湯姆遜”
或“盧瑟?！保┙⒌脑雍耸浇Y構模型十分相似，
其中原子核相當于太陽，繞核運動的______ 就相當
于行星。
盧瑟福
電子

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