14.2 微观世界的结构（课件）-九年级物理全一册同步精品课堂（京改版）

第二节　微观世界的结构 第十四章　宇宙和微观世界 德谟克利特（公元前460—公元前370） 思维的火花 他提出朴素的原子论:宇宙万物是由最微小的、坚硬、不可入、不可分的物质微粒所构成.这种粒子叫做“原子”，这个词的原意是不可再分的意思。但缺少科学实验的证明。 “正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，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。” ——德谟克利特 道尔顿（1766—1844） 化合物和单质 德谟克利特的原子论缺少科学的实验基础，长期以来并不为人们所认同。 17世纪下半叶和18世纪，玻意耳和道尔顿通过研究和测量大量物质的化学反应，发现了：物质分化合物和单质，并认为原子是不可再分的最小单元。 用场离子显微镜拍摄的钨针针尖上的原子图样 分子与原子 DNA分子结构 1811年，意大利科学家阿伏伽德罗进一步指出,物质一般不是直接由原子组成，而是由几个原子相结合的分子构成的。 现在我们知道，常见的物质都由分子和原子组成的。 电子的发现 1897年，英国的物理学家汤姆孙发现，阴极射线在电场或磁场的作用下可发生偏转，偏转方向与带负电的粒子相同，从而发现了电子。电子的发现说明了原子是由电子和另一些物质组成。由于电子带负电，而原子是电中性的，所以那些物质一定带正电。 因此，汤姆孙获1906年诺贝尔物理学奖。 汤姆生的葡萄干蛋糕模型 英国物理学家汤姆生 （J.J.Thomson ,1856~1940） 电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”。 卢瑟福（1871－1937） 从1909年到1911年，英国科学家卢瑟福等人无数次地用高速α粒子轰击金箔，这种实验叫散射实验。他发现原子中带正电的物质只占很小的体积，但密度很大，几乎集中了原子的全部质量,称为原子核。 著名的 粒子散射实验 探究：卢瑟福的α粒子散射实验 1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持原来的运动方向，但有 少量的α粒子发生了较大的偏转。 问题思考： [1]大多数粒子不改变原来的运动方向，原因是： 。 [2]有小部分改变原来的运动路径，原因是： 。[3]极少数被弹射了回来，原因是： 。 α粒子受到了同种电荷互相排斥作用而改变了运动方向。 原子内有较大的空隙。 α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 金金属箔 α粒子源 质子和中子的发现 查德威克（1891-1874） 1919年卢瑟福发现了带正电的质子。 1932年查德威克发现了不带电的中子。 原子核是由质子和中子 组成的。 原子的核式结构 卢瑟福和查德威克通过______________________实验研究后提出了原子核式结构： 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。 它由带正电的质子和不带电的中子组成，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量．原子中带负电的电子在核外空旷的空间中高速旋转。 著名的 粒子散射实验 原子核再分割——放射现象 1896年，法国物理化学家贝克勒尔在铀矿石中发现了放射现象，此后，居里夫妇又发现了其他放射性元素：钍、钋、镭。 射线：高能光子流 射线：高速运动的电子流 射线：带两个正电荷的氦核 放射性元素发出的射线包含三种射线： 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、超子等都是由三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下夸克、奇异夸克，科学界把这一模型称为夸克模型。 原子核 夸克 原子 质子 中子 电子 原子核 中子 质子 夸克 华裔科学家丁肇中在1974年又发现了一种称为J／Ψ的粒子，因此获得1976年诺贝尔物理学奖。 物质世界的空间尺度 宇宙学、粒子物理奇妙衔接 跨越了42个数量级 纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0.1～100 nm尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。 纳米技术 纳米技术——历史前沿 纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有