16.1 探索微观世界的历程 课件-2024-2025学年初中物理北师大版九年级全一册

第十六章 粒子和宇宙 第一节 探索微观世界的历程 西机学校 王永岐 教学目标 教学重点 1.知道物质的组成 2.知道原子的核式结构模型 3.知道夸克 4.纳米科学技术及应用 教学难点 1.对微观世界“小”的概念建利 2.纳米科学技术 一、思维的火花 思考问题： 如果玻璃打碎了，其碎片还是玻璃，经过多次分割，甚至碾成粉末，不断分割下去，将是什么结果？ 古代人们对微观世界的认识 1.中国古代以金、木、水、火、土（五行）来说明各种物质的基本组成. 2.亚里士多德提出火、气、水、土（四性）之说. 3.阿拉伯人以盐、硫、汞为组成物质的三要素. 4.德谟克利特的“古代原子论”. 思维的火花 “正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，大自然的物都是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 德谟克利特 （公元前460－公元前370） 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。 二、走向科学 “化学之父”道尔顿 （1766—1844） 直到17世纪，以“化学之父”道尔顿和玻意耳为代表的科学家通过大量的实验才复活和确立了原子论。 1811年，意大利的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。 物质 分子 原子 DNA分子结构 用场离子 微镜拍摄的钨针针尖上的原子图样 三、揭开原子的“面纱” 电子的发现 1897年，英国的物理学家汤姆孙发现，阴极放射线在电场或磁场的作用下可发生偏转，方向与带负电的粒子相同，从而发现了电子。 汤姆孙（1856－1940） 电子的发现，打破了原子不可分的概念，是人类对物质结构认识上的一次飞跃。并掀起了新一轮探索物质微观结构的热潮。 汤姆孙（阴极射线） 电子 卢瑟福（1871－1937） α粒子散射实验 卢瑟福（α粒子散射实验 ） 原子核 卢瑟福的实验让人们认识到原子虽小，里面却十分空旷，如果我们将原子放大成直径上百米的足球场，在其中央有一颗称为原子核的小米粒，其直径不到原子直径的万分之一，而它的质量却占整个原子质量的99.94％以上。 原子的核式结构 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里． 带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 卢瑟福提出的原子核式结构 原子 原子核 电子 四、探索未有穷期 1919－1932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。 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。 原子 原子核 电子 质子 中子 上夸克 下夸克 粲夸克 底夸克 奇异夸克 顶夸克 五、纳米技术：从幻想到现实 微观粒子的尺度 原子核 电子 中子 质子 夸克 它们的尺度都小于10-9m 原子 原子核 质子和中子 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，因而获得1976年诺贝尔物理学奖。 纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)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。 1.纳米（nm） 1nm=10-9m 2.纳米科技： 指人们在纳米尺度上了解和控制物质时，所发现的许多新现 象，所发明的许多新技术 3.应用： 医药 家电 电子计算机电子工业 环境保护 纺织工业 机械加工 纳米氧化钛 纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不损，它还有神奇的自我修复能力，可作为金属、非金属材料通用的修补剂。 纳米牛仔裤 纳米零件 纳米薄膜 1.原子 原子核 电子 质子 中子 上夸克 下夸克 粲夸克 底夸克 奇异夸克 顶夸克 小结 2.纳米技术 1nm=10-9m 它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间发现新的现象，发明新的技术 纳米技术在各领域的应用 $$