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(共31張PPT)
第十六章
粒子和宇宙
第一節(jié)
探索微觀世界的歷程
第二節(jié)
浩瀚的宇宙
第三節(jié)
能源：危機(jī)與希望
思維的火花
“正像綠墻是由樹干和枝葉組成似的，大自然的萬(wàn)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(wú)中生有。”
——德謨克利特
德謨克利特（約公元前460—約公元前370）
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１.近代原子論的發(fā)現(xiàn)
知識(shí)點(diǎn)1
探索微觀世界的歷程
（1）多數(shù)物質(zhì)可由其他物質(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)不能由其他物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)合成，這些物質(zhì)稱為單質(zhì)，也成為元素。
（3）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。
2.電子的發(fā)現(xiàn)
知識(shí)點(diǎn)1
探索微觀世界的歷程
1897
年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，電子的發(fā)現(xiàn)說明原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即原子是可分的。
湯姆孫（1856－1940）
3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型
知識(shí)點(diǎn)1
探索微觀世界的歷程
1911
年，物理學(xué)家盧瑟福在α
粒子的散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型：原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子構(gòu)成的，且正負(fù)電荷數(shù)量相等，原子核位于原子的中心，電子受原子核吸引，繞核做高速運(yùn)動(dòng)。
盧瑟福（1871－1937）
4.微觀粒子的空間尺度
知識(shí)點(diǎn)1
探索微觀世界的歷程
原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核帶正電，電子帶等量的負(fù)電，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，質(zhì)子、中子由夸克組成。
知識(shí)點(diǎn)1
探索微觀世界的歷程
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
人類的祖先第一次仰望星空，并且驚嘆其中的玄妙時(shí)，人們就開始試圖破譯日月星辰等天文現(xiàn)象的奧秘。誰(shuí)是宇宙的中心？
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知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
1.宇宙概觀
（1）地心說:“地心說”認(rèn)為地球處于宇宙中心靜止不動(dòng)。從地球向外依次有月球、水星、金星、太陽(yáng)、火星、木星和土星，它們?cè)诟髯缘能壍郎侠@地球運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）日心說:16
世紀(jì)，波蘭學(xué)者哥白尼提出了“日心說”，認(rèn)為太陽(yáng)是整個(gè)宇宙的中心。
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
太陽(yáng)系
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
（3）現(xiàn)代宇宙觀：18
世紀(jì)后半葉開始，天文學(xué)家用各種望遠(yuǎn)鏡對(duì)宇宙中的天體進(jìn)行了系統(tǒng)的觀察，逐漸認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)也不是宇宙的中心，人類從此建立起科學(xué)的宇宙觀。
（4）星系宇宙中有無(wú)數(shù)的星系團(tuán)、超星系團(tuán)存在。我們身處在銀河系中，太陽(yáng)是銀河系中的一顆普通恒星，地球是太陽(yáng)系中的一顆行星，月球是地球的衛(wèi)星。太陽(yáng)系的中心天體是太陽(yáng)，它是一個(gè)半徑約
7×105
km、表面溫度達(dá)6×103
K
的恒星。
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
銀河系
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
2.飛向太空
人類不斷探索太空，我國(guó)在探索太空的歷程中逐漸走在了世界前列。2003
年10月15
日，我國(guó)成功發(fā)射了“神舟”五號(hào)載人飛船，中國(guó)人實(shí)現(xiàn)了遨游太空的理想。我國(guó)從2004年啟動(dòng)了探月工程，整個(gè)過程分“繞”、“落”、“回”三個(gè)階段，目前已進(jìn)入了以取樣返回為主要目的的第三階段。
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知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
3.破解宇宙奧秘之路
（1）宇宙處于膨脹之中：宇宙處于不斷的膨脹之中，所有河外星系正在離我們銀河系而去，離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系逃離得越快。
哈勃望遠(yuǎn)鏡
（2）“宇宙大爆炸”理論：宇宙學(xué)家認(rèn)為，宇宙誕生于一次“大爆炸”，爆炸生成的“原始火球”不斷膨脹而逐漸冷卻下來(lái)，形成今天的還在膨脹著的宇宙。
知識(shí)點(diǎn)2
浩瀚的宇宙
大爆炸理論模擬圖
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？
行駛的汽車與飛行的飛機(jī)
柯受良駕車飛越黃河
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
水力發(fā)電站
“天宮”一號(hào)飛行器上的太陽(yáng)能電池板
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
大亞灣核電站
新疆的風(fēng)力發(fā)電
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
1.能量轉(zhuǎn)化與守恒定律
能量轉(zhuǎn)換器
能量轉(zhuǎn)化
熱機(jī)
發(fā)電機(jī)
電動(dòng)機(jī)
電熱器
電池充電
電池供電
內(nèi)能→機(jī)械能
機(jī)械能→電能
電能→機(jī)械能
電能→內(nèi)能
電能→化學(xué)能
化學(xué)能→電能
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移可以自發(fā)地朝某個(gè)方向進(jìn)行，卻不能自發(fā)地朝相反方向進(jìn)行。也就是說自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程有一定的方向性，即自然進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)化過程是不可逆的。
能量轉(zhuǎn)化與守恒定律
能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性、不可逆的，即能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性。
如電能可以使電燈發(fā)光，同時(shí)產(chǎn)生內(nèi)能散失到空氣中，但這些內(nèi)能無(wú)法自動(dòng)地轉(zhuǎn)化為電能。
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
永動(dòng)機(jī)
永動(dòng)機(jī)是一類所謂不需外界輸入能量便能夠不斷運(yùn)動(dòng)并且對(duì)外做功的機(jī)械。永動(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái)，因?yàn)樗`反了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
2.物質(zhì)與能量
1905
年，愛因斯坦以公式
E
＝mc2
揭示了以質(zhì)量
m
為標(biāo)志的物質(zhì)與能量
E
的關(guān)系，式中c
為光在真空中的速度。
物質(zhì)與能量的關(guān)系
核能
核裂變
核聚變
定義
條件
反應(yīng)圖示
應(yīng)用
重原子核分裂成中等質(zhì)量原子核的反應(yīng)
輕原子核聚合成質(zhì)量較大的原子核的反應(yīng)
用中子轟擊重原子核
超高溫
原子彈、核電站
氫彈
知識(shí)點(diǎn)3
能源：危機(jī)與希望
3.科學(xué)與人類
太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、潮汐能和地?zé)崮艿瓤梢哉J(rèn)為是無(wú)限的，所以把它們叫作可再生能源。
可再生能源
不可再生能源
煤、石油、天然氣、核燃料和可燃冰等一旦消耗就很難再生成，所以把它們叫作不可再生能源。
三、課堂小結(jié)
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？
謝謝！

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