10.3 探索更小的微粒（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级物理下册同步精品课堂（苏科版2024）

苏科版 八年级下册 第十章 从粒子到宇宙 10.3 探索更小的微粒 科学家研究发现，分子是由原子构成的。例如，如图（a），一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。那么，原子是否还可以再分呢？如图（b），原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的。 情景引入 （a） （b） 01 02 03 04 05 CONTENTS 分子、原子、电子 原子的核式结构模型 由原子的结构解释摩擦起电的原因 微观粒子探索进展 PART ONE 分子、原子、电子 一、原子 一、分子是由原子构成： 一个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的 一个氧气分子是由两个氧原子构成的。 食盐分子 一、原子 水分子 DNA 分子 不同原子构成的分子 一、原子 相同原子构成的分子 富勒烯 氢分子 氧分子 石墨 金钢石 电子的发现 19 世纪末，英国物理学家汤姆孙发现了比原子小得多且带负电荷的粒子——电子，从而说明原子也是可分的。 1897年，汤姆生借助阴极射线管发现了电子 。 原子核 电子 原子 二、更小的微粒：电子的发现 汤姆生 (1856-1940) PART TWO 原子的核式结构模型 原子有怎样的结构呢？1911年，卢瑟福（图 10-19）在实验的基础上提出了类似行星绕日的核式结构模型。 图 10-19 卢瑟福（ Ernest Rutherford， 1871—1937 ），英国物理学家 原子 图 10-20 原子核式结构模型 如图 10-20 所示。 他认为，原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的，且正负电荷数量相等；原子核位于原子的中心，电子受原子核吸引，绕核做高速运动。若把原子核看成一个小球， 则它的半径约为 10-15 m。如果把原子比作一个足球，那么原子核(几乎集中了原子的全部质量)只有针尖般大小。 原子核 20世纪初，科学家相继发现原子核可以释放出质子和中子，原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的. PART THREE 由原子的结构解释摩擦起电的原因 在公元前 600 年左右，人们就已经发现了摩擦起电现象，但在很长一 段时间内，对物体带电的认识相当模糊。直到建立原子结构理论，摩擦起电现象才得到科学解释。 根据原子核式结构模型，原子核所带的正电荷和核外电子所带的负电荷数量相等，因此原子呈电中性。不同物质的原子核束缚电子的本领不同。 两种不同物质相互摩擦时，哪种物质原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一种物质上。失去电子的物体就会因缺少电子而带正电， 得到电子的物体就会因有多余的电子而带等量的负电。 因此，摩擦起电并不是产生了电荷，只是电子由一个物体转移到了另 一个物体。 读一读 摩擦起电的原因 束缚电子能力弱的甲物体 束缚电子能力强的乙物体 未摩擦前 甲：假设6个质子（红球），6个电子（蓝球），不带电 乙：假设8个质子（红球），8个电子（蓝球），不带电 相互摩擦后 甲：6个质子（红球），4个电子（蓝球），带正电 乙：8个质子（红球），10个电子（蓝球），带负电 转移2个电子 失去电子的物体就会因缺少电子而带正电，得到电子的物体就会因有多余的电子而带等量的负电。 1．用纸巾擦完的玻璃表面很容易粘上细小绒毛，这是由于带电体有 的性质，擦完玻 璃的纸巾与毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥，说明纸巾 （得到/失去） 电子，带了 （正/负） 电荷。 即学籍练 吸引轻小物体 得到 负 2 ．小明做饭时不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上，他急中生智，拿橡胶小勺在干燥毛料布上摩擦了几下，然后把小勺靠近胡椒粉，胡椒粉立刻被吸到勺子上，成功将胡椒粉和粗粒盐分开。 橡胶小勺摩擦后带 电是因为它 （得到/失去）了电子。橡胶小勺能吸引胡椒粉 是因为带电体能够 ，毛料布摩擦后带 （等量/不等量）的电。 负 得到 吸引轻小物体 等量 3 ．“金陵金箔”是国家级非物质文化遗产，金箔轻薄，不能直接拿取，正确的方法是：如图所示，用羽毛轻轻摩擦干燥的纸垫，随后让羽毛靠近金箔，金箔被吸起，以下说法正确的是 ( ) A ．羽毛和纸垫摩擦创造了电荷 C ．羽毛和纸垫带上了同种电荷 B ．正电荷在羽毛和纸垫间转移 D ．羽毛带电从而吸引轻小物体 D PART FOUR 微观粒子探索进展 在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由电子和原子核构成的。后来， 人们又发现原子核是由质子和中子构成的，质子带正电，中子不带电。质子和中子统称为核子。20 世纪 60 年代，科学家又提出质子和中子都是由被称为夸克的更小微粒构成的，一系列高能物理实验证实了这一说法的合理性。 微观粒子的层次结构示意，如图 10-21 所示。 图 10-21 粒子世界概貌 1909 年，卢瑟福和他的学生利用一束高速运动的带正电的 α 粒子（由两个质子和两个中子构成）轰击很薄的金箔，获得了极有价值的实验现象和数据。1911 年，卢瑟福根据上述 α 粒子散射实验的结果提出了著名的原子核式结构模型。该实验也启发了人们用更高能量的粒子作为“炮弹”来探索微观世界的奥秘。 我们把能使带电粒子加速到很高能量的装置称为加速器。20 世 纪 30 年代，美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器。1988 年，我 国建成了北京正负电子对撞机。这是当时世界八大高能加速器之一， 也是我国继导弹、原子弹、氢弹、人造卫星、核潜艇之后的又一伟大科技成就。 生活•物理•社会 加速器及其应用 图10-22 所示的高能同步辐射光源直线加速器由中国科学院高 能物理研究所承担建造。它在先进材料、航空航天、能源、环保以 及生物工程等方面发挥了重要作用。 加速器在生产、生活中同样有着非常重要的作用，如用于癌症的治疗、工业探伤、食品的防腐保鲜、复合材料的生产以及医疗用 品消毒等。 图10-22 高能同步辐射光源直线加速器 1. 假定以直径为 10 mm 的玻璃球代表一个原子核，那么一个原子大约要用多大直径的球来表示呢？ 实践与练习 原子直径大约在100m~1000m。 2. 请在电子的发现者汤姆孙、原子核式结构模型的提出者卢瑟福和中子的发现者查德威克中任选一位，查阅资料进一步了解他们。例如，他们的生平、对科学的贡献以及有关的趣闻轶事等。 卢瑟福的生平：欧内斯特·卢瑟福于1894年获得新西兰大学文学学士、文学硕士、理学学士学位；1895年进入卡文迪许实验室；1898年担任加拿大麦吉尔大学物理教授；1907年返回英国出任曼彻斯特大学物理系主任；1908年获得诺贝尔化学奖；1914年被封为爵士；1919年担任卡文迪许实验室主任 ；1925年当选为英国皇家学会会长；1931年受封为纳尔逊男爵；1937年10月19日因病在剑桥逝世，享年66岁 。 卢瑟福的科学贡献：1898年，欧内斯特·卢瑟福报告了铀辐射中α射线和β射线的存在，并指出了它们的一些性质 。并首先提出放射性半衰期的概念，证实放射性涉及从一种元素到另一种元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线，并且证实前者就是氦离子 。 1911年，欧内斯特·卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型，创建了卢瑟福模型（行星模型）。 1919年，欧内斯特·卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将之命名为质子 。 1932年，詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在欧内斯特·卢瑟福的指导下发现了中子 。 3. 在标准状况（ 1 × 105 Pa 、0 ℃ ) 下，22.4 L 氦气（分子含 4 个核子、2 个电子）的质量约为 4 g ；相同体积的氩气（分子含 40 个核 子、18 个电子）的质量约为 40 g ；相同体积的汞蒸气（分子含 200 个 核子、80 个电子）的质量约为 200 g 。试找出它们质量与内部微粒数量之间的关系，并推算标准状况下相同体积氖气（分子含 20 个核子、 10 个电子）的质量。 20g。 1 ．下列微粒中，从空间尺度来看最小的是 ( ) A ．原子 B ．夸克 C ．中子 D ．分子 B 课堂练习 2 ．下列说法错误的是 ( ) A ．1911 年，物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型 B ．19 世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带负电荷的粒子——电子， 从而说明原子是可分的 C ．中子的发现者是查德威克 D ．夸克的提出者是夸克 D 3 ．关于微观粒子，下列说法正确的是 ( ) A ．原子结构与太阳系相似，质子、中子和电子像行星绕太阳运动一样在绕核运动 B ．原子结构与西瓜很相似，西瓜籽就如同分布在原子中的电子 C ．只要视力足够好，人们凭肉眼就能看到电子 D ．原子核由质子和中子组成，质子和中子则是由更小的粒子组成 D A ． 实心球模型 B ． 西瓜模型 C ． 原子核式结构模型 D ． 电子云模型 4 ．20 世纪初，科学家在探索物质结构的历程中取得了突破性进展。最终卢瑟福通过α粒子散射实验验证了以下哪个原子结构模型 ( ) C 5 ．知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后，以氧气为例进行的梳理，下列选项中与 a 、b 、c 对应的是 ( ) A ．原子、原子核、核外电子 B ．原子核、原子、核外电子 C ．原子、核外电子、原子核 D ．核外电子、原子核、原子 A 6 ．物理学家试图用反物质湮灭释放巨大的能量来制造宇宙飞船的推进器。反物质是由反粒子构成的，负质子、正电子都属于反粒子，它们分别与质子、电子的质量、电荷量相等。但电性相反。那么，根据你的理解，下列关于反氢原子的结构示意图，正确的是 ( ) A . D . C . B . B 课堂小结 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$