16.1 探索微观世界的历程-【教材解读】2023秋九年级全一册初三物理（北师大版)

第十六章　粒子和宇宙 一、探索微观世界的历程 知识点一　思维的火花　走向科学 “原子”的提出 古希腊学者德谟克里特的观点:“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.”尽管他的见解缺少科学实验的基 础,但后来的历史发展表明,他的思维闪烁着真理的 火花. 原子论的确立及意义 １７世纪下半叶和１８世纪,以玻意耳和道尔顿为代表 的科学家复活和确立了原子论,并发现如下事实: (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,也称为元素. (３)对应各种元素,存在着各种原子,元素的差异就在 于它们的原子是不相同的.原子是元素保持化学性 质不变的不可再分的最小单元. 意义:原子论从模糊不清的思辨性见解走向了植根于 精确实验测量的自然科学的轨道. 物质的组成 (１)阿伏伽德罗的观点:无论是化合物还是单质,它们 一般并不是直接由原子组成的,而是由几个原子相结 合的分子构成的. (２)物质的组成:无论是有生命还是无生命的物质,都 是由分子、原子组成的. 道尔顿 道尔顿,英国化学家、物理 学家,近代原子理论的提出 者.他提出了原子学说,对 化学 的 发 展 影 响 极 大.道 尔顿患有色盲症,这种病的 症状引起了他的好奇心,他 开始研究这个课题,最终发 表了一篇关于色盲的论文. 阿伏伽德罗 阿伏伽德罗,意大利物理学 家、化学家.科学上的最大 贡献是提出了阿伏伽德罗 定律.后来人们为了 纪 念 他,把 NA 称为阿伏伽德罗 常数. ７１１ 阴极射线管 阴极射线是一种带负电的 粒子 流.如 图 所 示,阴 极 射线管发出的阴极射线, 在 磁 场 的 作 用 下 发 生 偏转. 汤姆孙 约瑟夫􀅰约翰􀅰汤姆孙, 英国物理学家.汤姆孙发 现阴极射线是一种带负电 的粒子流,后来这种粒子 被称为电子.这在科学界 引起了轰动.１９０６年,汤 姆 孙 获 得 了 诺 贝 尔 物 理 学奖. 卢瑟福 欧内斯特􀅰卢瑟福,英国 科学家.学术界公认他为 继法拉第之后最伟大的实 验物理学家. 【例１】谁最早提出“原子”一词? 确立原子论的科学家 是谁? 解析:德谟克里特最早提出了“原子”一词.玻意耳和 道尔顿确立了原子论. 答案:德谟克里特.玻意耳和道尔顿. 知识点二　揭开原子的“面纱” 电子的发现 １８９７年,英国物理学家汤姆孙发现,阴极射线是一种 带负电的粒子流,后来人们把这种粒子称为电子. 原子核 (１)原子核的发现:１９０９—１９１１年,英国科学家卢瑟福 等人利用α粒子散射实验发现了原子核的存在.散射 实验表明:在原子的中心有一个很小的核,称为原 子核. (２)原子核的特点:原子核几乎集中了原子的全部质 量,但体积却非常小,电子在核外“空旷”的空间绕着 原子核高速运动,如图所示. 原子结构特点 原子由位于中心的原子核和核外绕核高速运动的电 子组成.原子核带正电,电子带负电,原子核和电子 之间存在正、负电荷间的吸引力. 【拓展】 卢瑟福通过α粒子的散射实验提出了核式结构模型. 因汤姆孙的枣糕模型无法解释这一实验的现象,卢瑟 福否定了汤姆孙的模型,而提出了核式结构模型,但卢 瑟福保 留 了 汤 姆 孙 模 型 中 原 子 呈 现 电 中 性 的 合 理 成分. ８１１ 【例２】在探索微小粒子的进程中,人们认识到“原子是 有结构的”,这是源于发现了哪种粒子? 解析:在探索微小粒子的进程中,人们首先发现了电 子,进而认识到原子是由电子和原子核组成的. 答案:电子. 知识点三　探索未有穷期 原子核的结构 １９１９年至１９３２年,卢瑟福和他的学生查德威克先后 发现了带正电的质子和不带电的中子,并最终确定了 原子核是由质子和中子组成的. 夸克模型 (１)起因:科学家发现电子、质子、中子不是构成物质 世界的基本单元,它们内部仍具有复杂的基本结构. 介子,质量介于质子和电子之间;超子,质量大于质子 的质量. (２)夸克模型的建立 ①从１９４９年开始,费米和杨振宁及坂田昌一先后提 出过一些关于质子、中子、介子、超子等粒子内部结构 的模型.１９６４年,盖尔曼继承了费米等人的长处,提 出质子、中子、介子、超子等都由三种基础粒子组成, 即上夸克、下夸克和奇异夸克,科学界将这一模型称 为夸克模型. ②夸克的种类:上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底 夸克、顶夸克. 【例３】１９６４年,美国物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂 田昌一的研究基础上,提出了质子、中子、介子、超子 等都是由哪三种基础粒子组成的? 答案:上夸克、下夸克、奇异夸克. 知识点四　纳米科技:从幻想到现实 微观粒子 在物理学中,原子、原子核及其更深层次的客体统称 为微观粒子,简称粒子.其大致的空间尺