课时10.1 探索微观-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（沪粤版2024）

第十章 从粒子到宇宙 课时10.1 探索微观 2022年课程标准 物理素养 1.3.1 知道常见的物质是由分子、原子构成。 1.3.2 知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。了解人类探索微观世界的大致历程，关注人类探索微观世界的新进展。 物理观念：强调对物质微观结构的系统性认知，注重知识体系的逻辑关联（如分子→原子→原子核→夸克）。 力的三要素：掌握大小、方向、作用点，理解其共同决定作用效果。 科学思维：突出模型建构、实验反推、类比迁移等思维方法，体现从现象到本质的理性分析过程。 科学探究：聚焦具体探究方法（猜想、间接测量、实验验证），强调科学方法的实践性与创新性案。 科学态度与责任：通过科学史渗透求真精神与科学伦理，引导学生关注科学探索的社会价值。 知识点一、关于物质结构的猜想 水冲刷时间长了，能使石块表面变得圆滑 铜像的手被摸多了，会变小变光亮 铁铲用久了， 会变薄 花园中四处 飘香 石块、铜像的手、铁铲、花粉⋯⋯它们是很微小地一点一点散失的。因此猜想，大块物体是由极小的物质粒子组成的 猜想：物质都是由微粒组成的。 知识点二、什么叫分子 分子概念的来源：在德谟克里特提出他的猜想之后的2000多年中，科学家进行了无数的探索和实验。着化学学科的发展，化学家从实验中发现，自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒。1811年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。 1．物体是由分子组成的 一滴水 蚂蚁 石块 高楼大厦 我们常见的物体，例如固体、液体或气体，无论大小、轻重有何不同，也无论是否有生命，都是由分子组成的 2．一些分子的示意图 DNA 分子结构 电子显微镜下的金分子 电子显微镜下的多原子分子 电子显微镜下的液晶分子形态 总结归纳： (1)分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 (2)一切物体都是由大量分子组成的。 化学性质 物质在发生化学变化时所表现出来的性质叫做化学性质。例如，构成水的最小微粒为水分子(H2O)，而水分子是由氢原子(H)和氧(O)原子构成。如果把水分子分成氢原子和氧原子，则氢原子和氧原子不再具有水的化学性质，这两种原子还可以重组构成其他物质，如过氧化氢(双氧水，H2O2）。 理解分子： (1)分子是组成物质的微粒(并不是组成物质的最小微粒)。 (2)分子能保持物质的化学性质。 (3)分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，它并不是指体积、空间、数目等方面的“最小”。 知识点三、分子的大小 1．大多数分子直径为10－10m(0.1nm) 左右。 解释说明：除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子直径的数量级。 2．如何理解分子很小 通常1cm3的空气中，约有2.7×1019个分子， 如果在一个容积为1 cm3的小盒子上开一个小孔，每秒让1 亿个空气分子跑出来，要经过9 000 年，容器中的分子才能全部跑出来 一滴水里含有1.5 万亿个水分子。假如10 亿人来数一滴水里面的水分子， 如果每人每分钟数100 个则需要9 000 年 分子很小，人们把它视为“小球模型”，2 500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm 典例01 （多选题）刮大风时尘埃在空中飞舞。关于尘埃，下列说法正确的是（    ） A．它和一个分子差不多大小 B．可以用肉眼观察到尘埃分子 C．它的直径大约为10-10m D．它是由许多分子构成的 【答案】BD 【解析】ACD．尘埃属于固体小颗粒，尘埃的直径大约左右，而分子的直径在左右，分子的体积很小，尘埃是由很多的分子组成的，所以尘埃的体积要远远大于分子的体积，故AC错误，D正确； B．尘埃用肉眼就能看到，不需要借助显微镜观察，故B正确。 故选BD。 典例02　一粒最微小的灰尘的质量约为，一个分子的质量约为，那么一粒最微小的灰尘约含有 个分子。 【答案】 【解析】已知一粒最微小的灰尘的质量约为m=5×10-7g=5×10-10kg 一个分子的质量约为2×10-27kg，所以一粒最微小的灰尘约含有分子个数为 知识点四、分子可以再分吗 1．分子不是组成物质的最小微粒, 还可以再分割。化学研究发现，还有比分子更小的粒子，称为原子。19 世纪初, 英国科学家道尔顿证明了原子的存在。 2. 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同。如：水分子、二氧化碳分子等为多原子分子；如大多数的金属铁、铜等为单原子分子。 3. 分子能保持物质化学性质不变，但原子不能保持物质化学性质不变，原子的不同组合表现出不同的化学性质。 4. 水分子和二氧化碳分子结构示意图 分子结构示意图 组成 水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的 二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的 结论 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同 知识点五、把原子“切开” 1. 电子的发现 实验操作 19 世纪末，科学家用真空管进行放电实验，发现管的阴极能发出一种射线。阴极射线经过磁场后会发生偏转 实验发现 英国物理学家汤姆生确定了阴极射线是由带负电的微粒组成，这种微粒被命名为“电子” 分析 电子是原子的组成部分。由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质 结论 原子内部有电子，原子也是可分的 2．电子是比分子、原子更小的物质粒子。它的质量me=9.11×10-31kg，约等于氢原子质量的1/1837，半径小于10-16m，一个电子所带的电荷量很少，6.25×1018个电子所带的电荷量才是1C（库）。 知识点六、原子结构的两种模型： 1. α-粒子散射实验 实验操作 卢瑟福用α-粒子轰击金箔 实验现象 (1)绝大多数α-粒子穿过金箔后运动方向没有改变；(2)少数α-粒子发生了偏转；(3)极少数α-粒子的偏转角度较大，有的甚至几乎原路返回 结论 原子内部很大部分是空的，原子中间有一个带正电的核，它只占有极小的体积，却集中了原子的几乎全部质量，电子在核外较大空间绕核高速旋转 2. 两种原子模型图 汤姆生的原子模型 卢瑟福的原子模型 模型图 结论 在汤姆生的原子模型中，原子像一个实心球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子犹如糕中的枣儿那样镶嵌在原子里面 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 评价 α-粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型 人类对微观世界的认识 1811年意大利物理学家阿伏加德罗命名分子； 19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在； 1897年英国物理学家汤姆生发现了电子； 1911年卢瑟福提出原子核式结构模型； 20世纪初又发现了质子和中子； 20世纪60年代发现了夸克。 知识点七、原子核内有些什么 1. 质子和中子 (1)质子：具有单位正电荷量的氢原子核。 (2)中子：原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多。 (3)原子核是由质子和中子组成的。 2. 原子结构图 1. 原子中央有一个很小的核；电子在核外绕核旋转。 2. 原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 3. 原子核中的质子数与核外的电子数相等 理解原子对外不显电性 原子由核外电子和原子核组成，原子核由质子和中子组成。电子带负电，质子带正电，它们所带电量相等，整个原子不对外显示电性，故原子的质子数一定等于电子数。 知识点八、质子和中子的微观结构 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 中子由两个下夸克和一个上夸克组成 夸克 1964年由盖耳曼提出。他考虑自己的名声，为了不至于错下结论让人笑话，他在表述自己的观点时，采用了美国作家乔伊斯在《芬尼根斯•韦克》一书中，为耍弄文字游戏而写的一句话：“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，他就把这些假设中的更基本的粒子半开玩笑地命名为“夸克”。 典例03 下列按照尺度的数量级由大到小排列正确的是（　　） A．原子、分子、原子核、电子 B．原子、分子、电子、原子核 C．分子、原子核、原子、电子 D．分子、原子、原子核、电子 【答案】D 【解析】分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，电子的尺度最小，故ABC错误，D正确。 故选D。 典例04 分子是自然界中能保持物质性质不变的最小微粒，宏观世界的物质都是由粒子组成，以下粒子中：分子、原子、原子核、电子、病毒，不是构成物质的粒子是 ，分子直径的尺度其数量级为10-10m=0.1 （填写单位），现在流行的新冠病毒直径约为10-7 （填写单位）。 【答案】 病毒 nm m 【解析】[1]病毒不是构成物质的粒子。 [2]分子直径的尺度其数量级为 10-10m=10-10×109nm=0.1nm [3]现在流行的新冠病毒直径大于分子直径，约为10-7m。 问题一：分子和原子 【典例1】新冠病毒具有极强的传播与复制能力，由于人与人之间的近距离交流，飞沫可能携带病毒传播成为其重要的传播方式之一，下面关于飞沫、新冠病毒、原子核、分子，按照空间尺度最小的是（　　） A．新冠病毒 B．飞沫 C．分子 D．原子核 【答案】D 【解析】飞沫是肉眼可以看到的，它的空间尺度最大；新冠病毒是由分子组成的，需要借助显微镜观察；分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。所以按照空间尺度由大到小正确的排序是：飞沫、新冠病毒、分子、原子核，则按照空间尺度最小的是原子核，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式1-1】组成物质的基本微粒是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．分子或原子 【答案】D 【解析】物质是由分子或原子组成，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式1-2】分子的体积非常小，如果把分子看成球形，它的直径大约是0.1nm，合 m。秋冬季节是流感高发期，虽然流感病毒的传播机制并不唯一，但保持良好的卫生习惯是预防流感的有效措施。专家称，流感病人咳嗽所产生的飞沫含有大量病毒，1m范围内的其他人吸入会被感染，所以与病人近距离接触必须戴口罩。一粒飞沫的直径为，由此可判断飞沫 （选填“是”或“不是”）分子。 【答案】 不是 【解析】[1][2]，所以分子直径。一粒飞沫的直径为，远大于分子直径，所以飞沫不是分子。 问题二：原子内部结构 【典例1】原子的中心是原子核，原子核周围有电子绕其运动，如图所示是“Li”的原子结构示意图。 通常情况下（    ） A．原子核由质子、中子和电子组成 B．中子带正电荷，与电子带的负电荷在数量上相等 C．原子核所带的正电荷与所有电子带的负电荷在数量上相等 D．原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子核 【答案】C 【解析】原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，在原子中，原子核中的质子所带的正电荷总数等于核外电子所带的负电荷总数，中子不带电，所以整个原子不显电性。原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式2-1】如图所示，“好奇号”火星车成功登陆火星。科学家发现：太空中的某些带电粒子会对探测器产生影响。下列粒子因不带电，不影响探测器的是（　　）    A．原子核 B．电子 C．质子 D．中子 【答案】D 【解析】在原子中，质子带正电，电子带负电，而中子不带电；原子核是由质子和中子组成，所以原子核带正电；由此可知，粒子中不带电的是中子。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式2-2】自从汤姆孙发现了电子，科学家开始研究原子内部结构，提出了许多原子结构模型．下列图中与由卢瑟福提出的、最为大家接受的原子结构模型最相似的是（　　） A．西红柿 B．西瓜 C．面包 D．太阳系 【答案】D 【解析】卢瑟福提出的原子结构模型，通常被称为行星模型或核模型。这个模型将原子描述为一个类似于太阳系的结构，原子核位于原子的中心，类似于太阳，集中了几乎所有的质量和正电荷，电子围绕原子核运动，类似于行星围绕太阳运动，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【基础强化】 1．分子的直径很小，通常以 m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 【答案】10-10 【解析】物质是由分子组成的，分子的体积很小，是肉眼看不到的，其直径以10-10m来量度。 2．汤姆生发现了电子，说明 是可分的。地面卫星控制中心向“天问一号”发送指令使其成功进入环绕火星轨道，控制中心是利用 传递指令信号的。 【答案】 原子 电磁波 【解析】[1]汤姆生发现了电子，这说明原子是可以再分的，原子由原子核和核外电子构成。 [2]电磁波可以在真空中传播，控制中心是利用电磁波传递信息。 3．地球、太阳系、电子、原子按空间尺度从大到小的排列顺序是（　　） A．太阳系—地球—电子—原子 B．电子—原子—地球—太阳系 C．太阳系—电子—原子—地球 D．太阳系—地球—原子—电子 【答案】D 【解析】距今，科学家们只发现地球上存在生物体，地球是围绕在太阳周围的一颗行星，而太阳系只是银河系中的一个星系，而电子和原子核构成原子，原子核几乎集中了整个原子的质量，原子构成分子，分子构成了物体。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 4．对原子核的一些说法，观点错误的是（　　） A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 【答案】C 【解析】A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。故A正确，不符合题意； B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。故B正确，不符合题意； C．质子的质量大约是电子质量的1836倍。中子和质子的质量几乎相等。故C错误，符合题意； D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。故D正确，不符合题意。 故选C。 5．人类对于宇宙的探索是在一次次挫折中不断向前发展的，比如俄罗斯“福布斯﹣﹣土壤”火星探测器在地球近地轨道上因主发动机启动失败而无法变轨。经查，是太空中的带电粒子对机载计算机系统产生影响导致程序出错。下列粒子中，首先可以排除对计算机系统产生影响的粒子是（　　） A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核 【答案】C 【解析】原子由原子核和核外电子构成，其中原子核由质子和中子构成的；在原子中，质子带正电，电子带负电，原子核带正电；中子不带电，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．在原子中，绕核高速运转的粒子是（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．核子 【答案】C 【解析】卢瑟福的原子行星模型理论中正电荷集中在原子核，带负电的电子在原子中绕核高速旋转。 故选C。 7．关于粒子和宇宙，下列认识正确的是（　　） A．地球是宇宙的中心 B．在电子、质子和原子中，尺度最大的是质子 C．质子带正电荷，中子带负电荷 D．电子的发现说明原子是可分的 【答案】D 【解析】A．地心说认为地球是宇宙的中心，其他天体都围绕地球运转，而现代科学已经证明地球在围绕太阳运转，太阳也只是银河系众多恒星中的一颗，因此地球不是宇宙的中心，故A错误； B．原子由原子核和核外电子构成，原子核又由质子和中子构成，从结构上可知在电子、质子和原子中，尺度最大的是原子，故B错误； C．原子核中质子带正电，中子不带电，故C错误； D．电子的发现表明原子是由电子和另一些物质组成的，说明原子是可分的，故D正确。 故选D。 8．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图，由图可知，原子核外带负电的 在绕核转动；质子和中子都是 （选填“可”或“不可”）再分的微粒。 【答案】 电子 可 【解析】[1]原子由原子核和核外电子构成，核外电子带负电，故由图可知，原子核外带负电的电子在环绕。 [2]原子核由质子和中子构成，质子和中子又由夸克组成，故质子和中子是可再分的微粒。 【素养提升】 9．下列粒子中，带负电的是（　　） A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核 【答案】A 【解析】原子由原子核和核外电子构成，原子不显电性，核外电子带负电，原子核带正电，原子核由中子和质子构成，中子不带电，质子带正电，所以带负电的是电子，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．1911年，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型。按照这一模型原子的结构与如图所示各物体的结构最接近的是（　　） A．  西红柿 B．  西瓜 C．    面包 D．  太阳系 【答案】D 【解析】A．无西红柿模型，故A不符合题意； B．图为汤姆生的西瓜模型。故B不符合题意； C．图为一个加枣的面包，即为汤姆生的枣糕模型，故C不符合题意； D．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，也叫行星模型，图为卢瑟福提出的行星模型，故D符合题意。 故选D。 11．关于微观粒子，下列说法正确的是（　　） A．原子是由质子和中子构成 B．同种电荷互相吸引，异种电荷互相排斥 C．只有固体分子之间存在斥力 D．质子、原子核、原子是按照尺度由小到大的顺序排列的 【答案】D 【解析】A．原子是由位于中心的原子核和核外电子构成的，原子核包括质子和中子两部分，故A错误； B．同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，故B错误； C．固体分子、液体分子和气体分子间都存在着相互作用的引力和斥力，故C错误； D．质子和中子构成原子核，电子和原子核构成原子，质子、原子核、原子是按照尺度由小到大的顺序排列的，故D正确。 故选D。 12．如图1所示，是α粒子散射实验示意图。1909年，著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出，“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是 ； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是 ； A．原子的质量是均匀分布的       B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的 模型。这种方法叫 （选填“控制变量”或“建构模型”）法； （4）根据以上的现象分析，以氢原子为例，正确的模型是图2中的 。 【答案】 原子核 B 核式结构 建构模型 C 【解析】（1）[1]绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。 （2）[2]原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明原子内部绝大部分空间是空的，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[3][4]著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的原子核式结构模型，这种方法在物理学研究中叫建构模型法。 （4）[5]原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小、质量大，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动，故C正确，ABD错误。 故选C。 13．太空中有大量的带电粒子，宇航史上就曾经发生过卫星计算机被带正电的粒子击中，导致“死机”的事故。这次事故中带正电的粒子可能是（　　） A．电子、质子 B．原子核、中子 C．电子、原子核 D．原子核、质子 【答案】D 【解析】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子构成的，因此，带正电的粒子是原子核、质子。 故选D。 14．当下“新冠病毒”疫情防控仍不能放松警惕。关于“新冠病毒”及微粒尺度按从小到大排列正确的是（　　） A．新冠病毒、原子、夺克 B．夸克、原子、新冠病毒 C．新冠病毒、夸克、原子 D．原子、夸克、新冠病毒 【答案】B 【解析】物质由分子或原子构成，原子包含原子核和核外电子，原子核内有质子和中子，质子和中子由夸克组成，新冠病毒由分子构成，可知从小到大的排列顺序为：夸克、原子、新冠病毒，故ACD错误，B正确。 故选B。 【能力培优】 15．在如图所示的原子模型中，a是（　　） A．原子核 B．质子 C．中子 D．电子 【答案】D 【解析】原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由质子和中子组成的，由原子结构示意图可知，a位于最外层，是电子，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 16．核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核由质子和中子构成 B．原子核带负电 C．当前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．核能是可再生能源 【答案】A 【解析】A．原子是由原子核和核外电子组成，而原子核是由质子和中子构成，故A正确； B．原子核内的质子是带正电的，中子不带电，所以原子核是带正电的，故B错误； C．当前的核电站是利用可控的核裂变工作的，故C错误； D．核燃料是用一点少一点，在短时间内无法得到补充，所以核能是不可再生能源，故D错误。 故选A。 17．在探索更小的微粒历程中，19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带 电的粒子 ，从而说明原子是可分的；原子内部的原子核是由 和 组成的。 【答案】 负 电子 质子 中子 【解析】[1][2][3][4]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的粒子：电子，从而揭示了原子是有结构的，即原子是可再分的。原子内部的原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。 18．如图所示是卢瑟福进行的α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是 ； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是( ) A．原子的质量是均匀分布的    B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）由上图分析可得a粒子带 （选填“正电”或“负电”），a粒子穿过金箔 （选填“属于”或“不属于”）扩散现象； （4）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的核式结构模型，在此模型中，太阳系中的地球相当于原子中的( ) A．质子B．中子C．电子 【答案】 原子核 B 正电 不属于 C 【解析】（1）[1]绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。 （2）[2]原子内部绝大部分空间是空的，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[3]由图可知，a粒子和带正电的原子核相互排斥，同种电荷相互排斥，说明a粒子带正电。 [4]扩散现象是不同物质的分子在互相接触时，彼此进入对方的现象，扩散现象是大量分子的无规则运动，a粒子穿过金箔不属于扩散现象。 （4）[5]核式结构模型中，太阳系中的地球相当于原子中的电子，太阳相当于原子中的原子核，地球围绕太阳运动，故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十章 从粒子到宇宙 课时10.1 探索微观 2022年课程标准 物理素养 1.3.1 知道常见的物质是由分子、原子构成。 1.3.2 知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。了解人类探索微观世界的大致历程，关注人类探索微观世界的新进展。 物理观念：强调对物质微观结构的系统性认知，注重知识体系的逻辑关联（如分子→原子→原子核→夸克）。 力的三要素：掌握大小、方向、作用点，理解其共同决定作用效果。 科学思维：突出模型建构、实验反推、类比迁移等思维方法，体现从现象到本质的理性分析过程。 科学探究：聚焦具体探究方法（猜想、间接测量、实验验证），强调科学方法的实践性与创新性案。 科学态度与责任：通过科学史渗透求真精神与科学伦理，引导学生关注科学探索的社会价值。 知识点一、关于物质结构的猜想 水冲刷时间长了，能使石块表面变得圆滑 铜像的手被摸多了，会变小变光亮 铁铲用久了， 会变薄 花园中四处 飘香 石块、铜像的手、铁铲、花粉⋯⋯它们是很微小地一点一点散失的。因此猜想，大块物体是由极小的物质粒子组成的 猜想：物质都是由微粒组成的。 知识点二、什么叫分子 分子概念的来源：在德谟克里特提出他的猜想之后的2000多年中，科学家进行了无数的探索和实验。着化学学科的发展，化学家从实验中发现，自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒。1811年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。 1．物体是由分子组成的 一滴水 蚂蚁 石块 高楼大厦 我们常见的物体，例如固体、液体或气体，无论大小、轻重有何不同，也无论是否有生命，都是由分子组成的 2．一些分子的示意图 DNA 分子结构 电子显微镜下的金分子 电子显微镜下的多原子分子 电子显微镜下的液晶分子形态 总结归纳： (1)分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 (2)一切物体都是由大量分子组成的。 化学性质 物质在发生化学变化时所表现出来的性质叫做化学性质。例如，构成水的最小微粒为水分子(H2O)，而水分子是由氢原子(H)和氧(O)原子构成。如果把水分子分成氢原子和氧原子，则氢原子和氧原子不再具有水的化学性质，这两种原子还可以重组构成其他物质，如过氧化氢(双氧水，H2O2）。 理解分子： (1)分子是组成物质的微粒(并不是组成物质的最小微粒)。 (2)分子能保持物质的化学性质。 (3)分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，它并不是指体积、空间、数目等方面的“最小”。 知识点三、分子的大小 1．大多数分子直径为10－10m(0.1nm) 左右。 解释说明：除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子直径的数量级。 2．如何理解分子很小 通常1cm3的空气中，约有2.7×1019个分子， 如果在一个容积为1 cm3的小盒子上开一个小孔，每秒让1 亿个空气分子跑出来，要经过9 000 年，容器中的分子才能全部跑出来 一滴水里含有1.5 万亿个水分子。假如10 亿人来数一滴水里面的水分子， 如果每人每分钟数100 个则需要9 000 年 分子很小，人们把它视为“小球模型”，2 500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm 典例01 （多选题）刮大风时尘埃在空中飞舞。关于尘埃，下列说法正确的是（    ） A．它和一个分子差不多大小 B．可以用肉眼观察到尘埃分子 C．它的直径大约为10-10m D．它是由许多分子构成的 典例02　一粒最微小的灰尘的质量约为，一个分子的质量约为，那么一粒最微小的灰尘约含有 个分子。 知识点四、分子可以再分吗 1．分子不是组成物质的最小微粒, 还可以再分割。化学研究发现，还有比分子更小的粒子，称为原子。19 世纪初, 英国科学家道尔顿证明了原子的存在。 2. 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同。如：水分子、二氧化碳分子等为多原子分子；如大多数的金属铁、铜等为单原子分子。 3. 分子能保持物质化学性质不变，但原子不能保持物质化学性质不变，原子的不同组合表现出不同的化学性质。 4. 水分子和二氧化碳分子结构示意图 分子结构示意图 组成 水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的 二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的 结论 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同 知识点五、把原子“切开” 1. 电子的发现 实验操作 19 世纪末，科学家用真空管进行放电实验，发现管的阴极能发出一种射线。阴极射线经过磁场后会发生偏转 实验发现 英国物理学家汤姆生确定了阴极射线是由带负电的微粒组成，这种微粒被命名为“电子” 分析 电子是原子的组成部分。由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质 结论 原子内部有电子，原子也是可分的 2．电子是比分子、原子更小的物质粒子。它的质量me=9.11×10-31kg，约等于氢原子质量的1/1837，半径小于10-16m，一个电子所带的电荷量很少，6.25×1018个电子所带的电荷量才是1C（库）。 知识点六、原子结构的两种模型： 1. α-粒子散射实验 实验操作 卢瑟福用α-粒子轰击金箔 实验现象 (1)绝大多数α-粒子穿过金箔后运动方向没有改变；(2)少数α-粒子发生了偏转；(3)极少数α-粒子的偏转角度较大，有的甚至几乎原路返回 结论 原子内部很大部分是空的，原子中间有一个带正电的核，它只占有极小的体积，却集中了原子的几乎全部质量，电子在核外较大空间绕核高速旋转 2. 两种原子模型图 汤姆生的原子模型 卢瑟福的原子模型 模型图 结论 在汤姆生的原子模型中，原子像一个实心球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子犹如糕中的枣儿那样镶嵌在原子里面 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 评价 α-粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型 人类对微观世界的认识 1811年意大利物理学家阿伏加德罗命名分子； 19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在； 1897年英国物理学家汤姆生发现了电子； 1911年卢瑟福提出原子核式结构模型； 20世纪初又发现了质子和中子； 20世纪60年代发现了夸克。 知识点七、原子核内有些什么 1. 质子和中子 (1)质子：具有单位正电荷量的氢原子核。 (2)中子：原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多。 (3)原子核是由质子和中子组成的。 2. 原子结构图 1. 原子中央有一个很小的核；电子在核外绕核旋转。 2. 原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 3. 原子核中的质子数与核外的电子数相等 理解原子对外不显电性 原子由核外电子和原子核组成，原子核由质子和中子组成。电子带负电，质子带正电，它们所带电量相等，整个原子不对外显示电性，故原子的质子数一定等于电子数。 知识点八、质子和中子的微观结构 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 中子由两个下夸克和一个上夸克组成 夸克 1964年由盖耳曼提出。他考虑自己的名声，为了不至于错下结论让人笑话，他在表述自己的观点时，采用了美国作家乔伊斯在《芬尼根斯•韦克》一书中，为耍弄文字游戏而写的一句话：“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，他就把这些假设中的更基本的粒子半开玩笑地命名为“夸克”。 典例03 下列按照尺度的数量级由大到小排列正确的是（　　） A．原子、分子、原子核、电子 B．原子、分子、电子、原子核 C．分子、原子核、原子、电子 D．分子、原子、原子核、电子 典例04 分子是自然界中能保持物质性质不变的最小微粒，宏观世界的物质都是由粒子组成，以下粒子中：分子、原子、原子核、电子、病毒，不是构成物质的粒子是 ，分子直径的尺度其数量级为10-10m=0.1 （填写单位），现在流行的新冠病毒直径约为10-7 （填写单位）。 问题一：分子和原子 【典例1】新冠病毒具有极强的传播与复制能力，由于人与人之间的近距离交流，飞沫可能携带病毒传播成为其重要的传播方式之一，下面关于飞沫、新冠病毒、原子核、分子，按照空间尺度最小的是（　　） A．新冠病毒 B．飞沫 C．分子 D．原子核 【变式1-1】组成物质的基本微粒是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．分子或原子 【变式1-2】分子的体积非常小，如果把分子看成球形，它的直径大约是0.1nm，合 m。秋冬季节是流感高发期，虽然流感病毒的传播机制并不唯一，但保持良好的卫生习惯是预防流感的有效措施。专家称，流感病人咳嗽所产生的飞沫含有大量病毒，1m范围内的其他人吸入会被感染，所以与病人近距离接触必须戴口罩。一粒飞沫的直径为，由此可判断飞沫 （选填“是”或“不是”）分子。 问题二：原子内部结构 【典例1】原子的中心是原子核，原子核周围有电子绕其运动，如图所示是“Li”的原子结构示意图。 通常情况下（    ） A．原子核由质子、中子和电子组成 B．中子带正电荷，与电子带的负电荷在数量上相等 C．原子核所带的正电荷与所有电子带的负电荷在数量上相等 D．原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子核 【变式2-1】如图所示，“好奇号”火星车成功登陆火星。科学家发现：太空中的某些带电粒子会对探测器产生影响。下列粒子因不带电，不影响探测器的是（　　）    A．原子核 B．电子 C．质子 D．中子 【变式2-2】自从汤姆孙发现了电子，科学家开始研究原子内部结构，提出了许多原子结构模型．下列图中与由卢瑟福提出的、最为大家接受的原子结构模型最相似的是（　　） A．西红柿 B．西瓜 C．面包 D．太阳系 【基础强化】 1．分子的直径很小，通常以 m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。 2．汤姆生发现了电子，说明 是可分的。地面卫星控制中心向“天问一号”发送指令使其成功进入环绕火星轨道，控制中心是利用 传递指令信号的。 3．地球、太阳系、电子、原子按空间尺度从大到小的排列顺序是（　　） A．太阳系—地球—电子—原子 B．电子—原子—地球—太阳系 C．太阳系—电子—原子—地球 D．太阳系—地球—原子—电子 4．对原子核的一些说法，观点错误的是（　　） A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 5．人类对于宇宙的探索是在一次次挫折中不断向前发展的，比如俄罗斯“福布斯﹣﹣土壤”火星探测器在地球近地轨道上因主发动机启动失败而无法变轨。经查，是太空中的带电粒子对机载计算机系统产生影响导致程序出错。下列粒子中，首先可以排除对计算机系统产生影响的粒子是（　　） A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核 6．在原子中，绕核高速运转的粒子是（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．核子 7．关于粒子和宇宙，下列认识正确的是（　　） A．地球是宇宙的中心 B．在电子、质子和原子中，尺度最大的是质子 C．质子带正电荷，中子带负电荷 D．电子的发现说明原子是可分的 8．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图，由图可知，原子核外带负电的 在绕核转动；质子和中子都是 （选填“可”或“不可”）再分的微粒。 【素养提升】 9．下列粒子中，带负电的是（　　） A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核 10．1911年，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型。按照这一模型原子的结构与如图所示各物体的结构最接近的是（　　） A．  西红柿 B．  西瓜 C．    面包 D．  太阳系 11．关于微观粒子，下列说法正确的是（　　） A．原子是由质子和中子构成 B．同种电荷互相吸引，异种电荷互相排斥 C．只有固体分子之间存在斥力 D．质子、原子核、原子是按照尺度由小到大的顺序排列的 12．如图1所示，是α粒子散射实验示意图。1909年，著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出，“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是 ； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是 ； A．原子的质量是均匀分布的       B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的 模型。这种方法叫 （选填“控制变量”或“建构模型”）法； （4）根据以上的现象分析，以氢原子为例，正确的模型是图2中的 。 13．太空中有大量的带电粒子，宇航史上就曾经发生过卫星计算机被带正电的粒子击中，导致“死机”的事故。这次事故中带正电的粒子可能是（　　） A．电子、质子 B．原子核、中子 C．电子、原子核 D．原子核、质子 14．当下“新冠病毒”疫情防控仍不能放松警惕。关于“新冠病毒”及微粒尺度按从小到大排列正确的是（　　） A．新冠病毒、原子、夺克 B．夸克、原子、新冠病毒 C．新冠病毒、夸克、原子 D．原子、夸克、新冠病毒 【能力培优】 15．在如图所示的原子模型中，a是（　　） A．原子核 B．质子 C．中子 D．电子 16．核能是原子核裂变或聚变释放出的能量。下列说法正确的是（　　） A．原子核由质子和中子构成 B．原子核带负电 C．当前的核电站是利用核聚变原理工作的 D．核能是可再生能源 17．在探索更小的微粒历程中，19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带 电的粒子 ，从而说明原子是可分的；原子内部的原子核是由 和 组成的。 18．如图所示是卢瑟福进行的α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是 ； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是( ) A．原子的质量是均匀分布的    B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）由上图分析可得a粒子带 （选填“正电”或“负电”），a粒子穿过金箔 （选填“属于”或“不属于”）扩散现象； （4）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的核式结构模型，在此模型中，太阳系中的地球相当于原子中的( ) A．质子B．中子C．电子 / 学科网（北京）股份有限公司 $$