第五章 宇宙和粒子（复习讲义）物理鲁科版（五四学制）2024八年级上册

第五章 宇宙和粒子（复习讲义） 考点要求 新课标要求 命题考点 认识宇宙 1.了解人类的宇宙观； 2.了解宇宙的尺度； 3.知道现代宇宙模型。 了解宇宙的尺度及模型属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 探索太空 1.了解人类飞出地球的重大事件； 2.了解中国探索太空的里程； 3.分析人类探索太空的历史进程，体会人类在探索过程中的艰辛。 了解中国探索太空的里程属于常考点，考题多以填空题、选择题算为主。 微观世界 1.了解古原子论思想； 2.了解物质的构成； 3.了解原子结构和微观粒子。 了解物质的构成和原子结构属于常考点，考题多以填空和选择为主。 一、认识宇宙 ■知识点一：人类对宇宙的认识 1．我国古代对宇宙的认识： 我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“上下四方日宇往古今来曰审”，字指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。古人通过对日月星辰的观察，认为地球是平的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的圆形穹顶。天圆地方的“盖天说”，闪烁着中国古人的理性之光，为科学认识宇宙奠定了思想基础。 2．世界其它文明对宇宙的认识： 世界其他文明也涌现出大批研究宁宙的先行者，他们在人类认识宇宙的过程中作出了卓越的贡献。16世纪，天文学家哥白尼用“日心说”推翻了影响人类一千多年的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。 3．牛顿和爱因斯坦对宇宙的探索： （1）牛顿在前人观到和实验的基础上，开创了经典力学。他的万有引力理论开辟了以力学方法研究宇宙的途径，从此天文学和宇宙学步人了科学发展阶段。 （2）1915年，爱因斯坦提出广义相对论，并在两年之后将广义相对论应用于整个宇宙，标志着现代宇宙学的诞生。至今，人们对宇宙的探索和认识仍在不断走向深入。 ■知识点二：宇宙的尺度 在人类目前能够观测到的范圈内，科学家发现，宁宙由近及远可分为太阳系、银河系、河外星系、星系团、总星系。 （1）太阳系：是我们较熟悉的天体系统，太阳位于这个系统的中心距离太阳由近及远依次是水星、金星地球、火星、木星、土星、天王星和海王星这八大行星，它们总共携带了200多颗天然卫星。除此之外，太阳系还有数量众多的小行星、彗星等,围绕太阳不停地运转。 （2）银河系：银河系是一个由大量星体构成的庞大天体系统，太阳系就位于其中。太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系中有1000亿颗以上的恒层。银河系直径约10万光年，最大厚度约1万光年。 银河系也只是字宙空间中一个非常普通的星系，银河系之外还有数以千亿计的类似星系，统称为河外星系。 （3）星系团：许多星系还形成更大的星系团(或称星系群)。无数的星系团组成总星系。 思考与讨论：牛郎星与织女星的距离约为1.51x1017m，古人传说牛郎与织女每年农历七月七日在鹊桥相会，假如两人都以光速向鹊桥奔跑，多长时间能相会? （4）人类对宇宙的观察： 伽利略是最早使用自制的天文望远镜来观察宇宙的人。 随着科技的发展，人类对宇宙的观测手段从光学望远镜发展到射电望远镜，观测能力来越强，插捉到的天体信息也越来越多。目前，望远镜已能观察到距离地球至少130亿光年的天体。 ■知识点三：现代宇宙模型 1.观察与实验：观察气球膨胀 （1）实验方法：准备一只气球，在其表而画一些小圆点，用打气筒给气球充气。据球你在充气过程中观察到的现象，此现象给你什么启发? （2）实验现象：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他的小圆点都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。 （3）分析论证：该实验用气球代表 宇宙，小圆点代表宇宙中的星系，该实验模拟星系之间的距离在不断增大。 结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的小圆点，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 2.宇宙大爆炸说： 当今世界对宇宙起源问题的研究中，占据主流地位的是宇宙大爆炸学说。1929年，天文学家哈勃在观测河外星系的过程中，发现所有河外星系都在离我们远去，而且距离我们越远的星系，其逃离速度越大，说明宇宙在膨胀。以此观点为基础，1948年，科学家提出宇宙产生于一次“大爆炸”，即“大爆炸字宙模型”。虽然目前观测到的一些现象支持“大爆炸宇宙模型”，但是也有很多观测现象无法用此模型给出合理的解释。 3.“黑洞”： 宇宙中的天体都在不断地运动变化者，科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生塌缩,塌缩后留下的物质会变成一种天体,它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫作“黑洞”。 二、探索太空 ■知识点一：飞出地球 1．飞出地球的“第一次”： （1）1957年，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。 （2）1961年，世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空，苏联航天员加加林成功完成了人类第一次不绕地球的飞行。 （3）1969年，美国航天员阿姆斯特朗乘“阿波罗11号”飞船抵达月球，在月面上留下了人类的第一个足迹。 （4）对于太阳系行星的探索也早在20世纪60年代就开始了。"先驱者10号飞行器是第一个冲出太阳系的人造天体。飞行器上携带着有关太阳系和地球文明的信息，期望茫茫太空中的智慧生物能够有一天收到并解读它们。 2．中国飞出地球的“第一次”： 1970 年，我国第一颗人造地球卫星——“东方红一号”发射成功，开创了中国航天史的新纪元。 目前，我国在载人航天、月球探测、火星探测等领域都已取得了举世曝目的成就。 ■知识点二：中国航天 1．杨利伟与“神舟五号”： 中国人自古以来就有一个飞天梦。2003年，杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一。目前，中国空间站已全面建成，中国载人航天工程进入空间站应用与发展新阶段。 2．中国探月的“嫦娥工程”： （1）2004年，中国正式启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”分为“绕”“落”“回”三个阶段。 （2）2019年，“嫦娥四号”成功在月球背面着陆，这是人类飞行器第一次登陆月球背面。 （3）2020年，“嫦娥五号”返回器携带1731g月球样品返回地球，首次实现了我国地外天体采样返回。 3．火星与深空探测： 中国还开启了火星与深空探测计划。2021年，“天问一号”测器成功登陆火星，探测器上搭载了我国首辆火星车“祝融号”截至2022年5月休眠时，“祝融号”火星车工作了350多个火星日，行程约2000m，获得了大量宝贵的科学探测数据。 4.2021年，我国又成功将“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星等11颗卫星送入预定轨道，标志着我国正式进人“探日时代”。 5．中国空间站： 如今，中国空间站正式开启长期有人驻留模式，将成为人类向无垠宇宙探索的太空科学平台，支持中国乃至全世界的科学家在太空开展生命、流体、燃烧、材料、基础物理等方向的科学实验研究。新时代的中国航天必将继续书写更加恢宏壮丽的航天梦，继续创造新的中国高度、中国奇迹。 三、微观世界 ■知识点一：物质的构成 1．思考与讨论： 通过普通光学显微镜放大数百倍所能观察到的也仅仅是个体较大的单细胞生物。借助电子显微镜，可以看到物体放大一万倍以上的情景。观察这两张照片，你有什么想法? （1）光学显微镜下的草履虫： （2）电子显微镜下的石墨烯： 2．物质是大量分子、原子或离子构成的。 （1）最早提出比较确切的分子概念的化学家是阿伏伽德罗。1811年，意大利化学家阿伏伽德罗发表了分子学说，此后100年左右的时间，分子被看作比原子稍大的一种颗粒。 （2）在19世纪，科学家已经确认:原子是构成物质的基本微粒，分子是由原子构成的。原子非常小，其数量级为10-10m。人类用肉眼可以看见的最小灰尘中也包含了约1015个原子! （3）19 世纪末期，英国科学家汤姆孙(JJ.Tlusoa,1856--1940)通过实验说明了自然界中有比原子更小的微粒存在，后来人们把这种粒子称为电子。 ■知识点二：原子的结构 1．道尔顿的原子论： 虽然在公元前数百年人们已有原子的观点，但直到 19世纪初，英国化学家道尔顿(J.Dalton,1766-1844)才把原子从一个抽象的哲学名词变为具有实在意义的微粒的概念，并提出了原子论。 2．汤姆生的“葡萄干布丁”模型： 汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型。 3．卢瑟福的“原子核式”结构模型： 20世纪初、英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型，认为在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核。原子核集中了原子 99%以上的质量,电子不停止地绕着原子核运动。 4．质子和中子： 卢瑟福和其学生分别发现了组成原子核的成分——质子和中子。 5．玻尔的量子论： 丹麦科学家玻尔将量子论引入原子能级结构分析,建立起核外电子分层排布的原子结构模型。 现代量子力学理论使人们对原子结构有了更深刻的认识，从而产生了量子论视野下的原子结构模型。 ■知识点三：微观粒子 1．夸克： 20世纪60年代，美国科学家盖尔曼(M.Gell-Mann，1929-2019)提出理论认为，质子和中子均由更小粒子组成，他称这些更小的粒子为夸克。 2．构成物质的基本粒子： 至此，在物理学中，科学家们把原子、原子核、电子、质子、中子、夸克统称为微观粒子，简称粒子。 3．微观粒子的探索： 20世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥秘，制造了各种类型的加速器。借助不断完善的粒子加速器，科学家们又相继发现了400余种粒子。虽然人们已经建立了粒子物理的基本模型，但是基本粒子物理学还有许多未能揭开的谜，期待人们不断探索。 4．宇宙万物的不同尺度 从空间与时间上看，宇观世界和微观世界之间存在着巨大的差异。从空间尺度看，我们所能观测到的宇宙深处约为1027m;微观世界则深入到10-18m。从时间范围来讲，宇观世界的“寿命”不少于150亿年。微观世界中粒子的寿命有的很长，如中子约15min，有的短到仅有10-23秒。这两个在空间和时间上有着天壤之别的世界，却都在“大爆炸”那一刻诞生了，物理世界就将最大的宇宙尺度与最小的微观尺度紧密联系上了。 ( 题型一 认识宇宙 ) 【例1】1．（2024·吉林长春·一模）下列物体尺度最大的是（    ） A．太阳 B．地球 C．银河系 D．太阳系 【答案】C 【详解】宏观的银河系大于宏观的太阳系，地球是太阳的卫星，地球是太阳系里的一个组成部分；故尺度最大的是银河系，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式1-1】（23-24八年级下·全国·课后作业）如图所示是中国航天员首次出舱活动，实现了“准确入轨、正常运行，出舱活动圆满、安全健康返回”的任务目标，突破和掌握了空间出舱活动技术，是我国载人航天事业发展史上的又一重要里程碑。航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘的飞船是（　　） A．神舟五号 B．神舟七号 C．神舟十号 D．神舟十六号 【答案】B 【详解】2008年9月25日，我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射，三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空，故B符合题意，故ACD不符合题意。 故选B。 【变式1-2】（2025·山西大同·二模）阅读短文，回答问题。 黑洞与宇宙 分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一是位于银河系中心的“人马座A”。 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡时，核心在自身重力作用下迅速收缩、塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有物质都变成中子时，收缩过程立即停止，核心被压缩成一个密实的星体，内部的空间和时间也被压缩了。在黑洞情况下，恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。 黑洞是宇宙众多天体的一种，“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点在一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，式中H为一个常数，称为哈勃常数。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。 (1)在银河系中心的天体是 ； A．中子星 B．太阳 C．黑洞 D．恒星 (2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (3)在黑洞形成的过程中，密度会 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (4)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是 。 A．米（m） B．秒⁻1（s⁻1） C．米 D．秒（s） 【变式1-3】（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 【答案】A 【详解】地球属于地月系，地月系属于太阳系，太阳系属于银河系。所以从地球出发探索宇宙，会先后飞离地月系、太阳系、银河系。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选 A。 【变式1-4】（23-24八年级下·江苏连云港·期中）下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．太阳是宇宙的中心 B．我们认识到，宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．如图，教材中用类比的思想方法说明宇宙在不断收缩 D．恒星的位置是固定不变的，太阳是银河系中数以千亿计恒星中的一颗普通的恒星 【答案】B 【详解】AB．整个宇宙都是运动的，宇宙有层次之分，是由无数天体组成，太阳是宇宙中的一颗恒星，不是宇宙的中心，故A错误，B正确； C．如图，气球充气不断膨胀，与之类似宇宙也在不断膨胀，故C错误； D．恒星也在高速地运动，故D错误。 故选B。 ( 题型 二 探索太空 ) 【例2】1．（2024·河南周口·二模）人类对太空的探索永无止境。为了探索宇宙，我们发射了各种航天装置和探测装置，下列装置中距离地球最远的是（   ） A．天问一号火星车 B．气象探空气球 C．天宫空间站 D．鹊桥号环月卫星 【答案】A 【详解】ABCD．天问一号火星车在火星上超出了地月系，气象探空气球在大气层以内，天宫空间站刚出大气层绕地球运转，鹊桥号卫星在月球周围，所以上述设备或航天器的活动范围最远的是天问一号火星车，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式2-1】（24-25八年级下·河南·随堂练习）中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（    ） A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的 B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统 C．地球是太阳系里一颗相对很小的行星 D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心 【答案】C 【详解】A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置也在变化之中，故A错误； B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，故B错误； CD．宇宙中天体在不停地运动，银河系只是是宇宙的一个星系，地球是太阳系里一颗相对很小的行星，地球不是宇宙真正的中心，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2-2】（23-24八年级上·北京大兴·期末）阅读《我们看到了古老的光》并回答问题。 我们看到了古老的光 “牛郎织女”是我国家喻户晓的民间故事，在牛郎星上的牛郎和在织女星上的织女远隔天河，在每年农历七月初七渡过天河相会一次，表达了人们追求幸福生活的美好愿望。你知道天上的牛郎星和织女星相距多远吗? 牛郎星和织女星都是银河系中的恒星，它们之间的距离非常遥远，假定牛郎从牛郎星以光速飞行，他到达织女星也需16年！ 宇宙中恒星间的距离都非常大。为了表达起来方便一些，天文学家使用“光年”为单位来度量恒星间的距离，1光年等于光在1年内传播的距离。 离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.3光年。也就是说，我们现在观测到的比邻星的光，是4.3年前发出的，经过了4年多才到达我们的眼睛。 银河系是由超过1000亿颗恒星组成的星系。在银河系之外，离我们最近的星系是大、小麦哲伦云，它们距离我们16万~19万光年。 秋天的夜晚可以在东北方向的天空找到一个亮斑，看起来像个纺锤，那就是仙女座大星云（如图所示）。它是北半球唯一可用肉眼看到的银河外星系，与我们的距离是225万光年。 光——宇宙的使者，它不仅告诉我们宇宙的现在，而且还在告诉我们遥远的过去。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）光年是 （选填“时间”或“长度”）的单位，牛郎星到织女星的距离大约是 光年； （2）太阳系是以太阳为中心、受太阳引力约束在一起的天体系统，太阳系是银河系中众多星系中的普通一员。已知太阳系的直径大约是3×1011km，光的传播速度为3×105km/s，一年按3×107s计算，则以光速穿越太阳系大约需要 年。（结果保留两位小数） 【答案】 长度 16 0.03 【详解】（1）[1]“光年”指光在真空中1年内传播的距离，所以是长度单位。 [2]由短文可知，从牛郎星和织女星，若以光速飞行，需要16年，由于光在一年中通过的距离为1光年，因此牛郎星到织女星的距离为 （2）[3]光每年通过的距离为 则穿过太阳系需要的时间为 【变式2-3】（2024·陕西安康·三模）2024年1月9日，我国发射了爱因斯坦探针卫星，用于探索变幻莫测的宇宙。下列星球中空间尺度最大的是（　　） A．地球 B．太阳 C．火星 D．月球 【答案】B 【详解】地球和火星处在太阳系中，月球是地球的卫星，太阳系中太阳空间尺度最大。B故符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式2-4】（2024·陕西咸阳·模拟预测）中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，标志着我国一步步迈进太空探测的征程。下列空间尺度最小的是（　　） A．太阳 B．月球 C．银河系 D．太阳系 【答案】B 【详解】太阳系是银河系众多星系中的一个，太阳是太阳系的中心，地球是太阳系中的一个行星，月球是地球的卫星，所以空间尺寸最小的是月球。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 ( 题型 三 微观世界 ) 【例3】（2025·山东济南·三模）如图是在电子显微镜下拍摄到的甲型流感病毒，该病毒直径在100nm左右。下列微粒中空间尺度最大的是（   ） A．病毒 B．分子 C．原子 D．原子核 【答案】A 【详解】物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子组成 。 病毒是由大量分子等构成的生物体，其空间尺度大于分子、原子、原子核 。 所以空间尺度最大的是病毒。 故选A。 【变式3-1】（24-25九年级下·广东·期中）如题图是小飞学习微观粒子的层次结构后，以氧气为例进行的梳理，下列选项中与①②③对应的是（　　） A．原子、核外电子、原子核 B．原子核、原子、核外电子 C．原子、原子核、核外电子 D．核外电子、原子核、原子 【答案】C 【详解】根据原子结构的知识可知：分子是由原子组成的，①处应该填写原子，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，所以②处填原子核，③处填核外电子，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式3-2】（21-22八年级下·江苏泰州·阶段练习）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 【详解】（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。 【变式3-3】（24-25八年级下·山东济南·期末）中国物理学家赵忠尧于1930年发现了“正电子”的存在，成为世界上第一个发现反物质的科学家。已知“正电子”带正电荷，质量、体积和电子相当，是电子的反粒子。下列物质微粒中，空间尺度由大到小排序正确的是（　　） A．原子   分子   正电子 B．分子    原子   正电子 C．分子   正电子   原子 D．正电子  原子    分子 【答案】B 【详解】分子是由原子构成的，所以分子的空间尺度比原子大；原子是由原子核和核外电子构成的，电子的空间尺度远小于原子，“正电子”带正电荷，质量、体积和电子相当，因此，分子、原子、正电子三个微粒的空间尺度由大到小排序是分子、原子、正电子，故ACD错误，B正确。 故选B。 ( 基础巩固通关测 ) 1．（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 【答案】A 【详解】地球属于地月系，地月系属于太阳系，太阳系属于银河系。所以从地球出发探索宇宙，会先后飞离地月系、太阳系、银河系。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选 A。 2．（24-25八年级上·福建漳州·期中）率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 【答案】A 【详解】A．伽利略是近代物理实验的先驱者，改进了望远镜用于观察天体的运行规律，率先用望远镜观察天体运行，得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”，故A符合题意； B．普朗克在解决黑体辐射问题时提出了量子理论，为后来的量子力学奠定了基础，故B不符合题意； C．爱因斯坦创立了相对论，并为核能开发奠定了理论基础，故C不符合题意； D．霍金的主要领域是黑洞和宇宙论，故D不符合题意。 故选A。 3．（24-25八年级下·全国·课后作业）我国首个火星模拟基地位于青海省海西州大柴旦红崖地区，那里与火星环境特征类似的是（　　） ①以流水地貌为主；②沙丘砾石遍布；③大气的主要成分；④昼夜间温差较大 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 【答案】D 【详解】①柴达木盆地红崖地区气候干旱，降水少，地貌以风力作用为主，火星为沙漠行星，地表无稳定的液体水体，没有流水作用地貌，故①错误； ②柴达木盆地红崖地区多风力作用形成的沙丘、砾石，火星昼夜温差大且干旱，地表沙丘、砾石遍布，故②正确； ③柴达木盆地红崖地区大气成分以氮氧为主，而火星大气成分以二氧化碳为主，故③错误； ④柴达木盆地红崖地区降水少，晴天多，昼夜温差大，火星质量较小，周围大气较稀薄，大气削弱作用和保温作用都差，昼夜温差大，故④正确。 综上所述：故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．（24-25八年级下·江苏淮安·期末）浩瀚宇宙，星辰璀璨，中国航天器正在书写着举世惊叹的传奇篇章。其中我国探月工程的航天器名称是（    ） A．天宫 B．嫦娥 C．天舟 D．天问 【答案】B 【详解】A．天宫系列是中国空间站项目，用于载人航天实验，与探月无关，故A不符合题意； B．嫦娥系列是我国探月工程的航天器名称，如嫦娥一号至嫦娥五号均为月球探测器，故B符合题意； C．天舟系列是货运飞船，负责为天宫空间站运输物资，与探月无关，故C不符合题意； D．天问系列是行星探测任务，如天问一号为火星探测器，与探月无关，故D不符合题意。 故选B。 5．（2025·河南商丘·一模）“天问一号”火星探测器到达火星，标志着我国在太空探测领域更进一步，为人类探索浩瀚宇宙作出了中国贡献。下列空间尺度最小的是（　　） A．空间站 B．银河系 C．太阳系 D．火星 【答案】A 【详解】宏观的宇宙大于宏观的银河系，宏观的银河系大于宏观的太阳系，火星是太阳系里的一个组成部分，空间站比火星小得多，故尺度最小的是空间站。 故选A。 6．（24-25八年级上·山东淄博·期末）从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，中国航天一步一步走在探索星辰大海的伟大征程中。下列天体或天体系统中空间尺度最大的是（    ） A．月球 B．地球 C．太阳系 D．银河系 【答案】D 【详解】月球是地球的卫星，共同构成了地月系，地球属于太阳系八大行星之一；银河系是众多小星系构成的一个庞大星系，太阳系属于众多小星系之一。由此可见，银河系是所列的天体或天体系统中空间尺度最大的一个，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 7．（24-25九年级上·河南郑州·期中）《庄子·天下》中有“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的说法，其指物质是无限可分的，现代物理学认为常见的物质是由 构成的；如图甲、乙分别是太阳系模型和原子结构模型的示意图，若将太阳系类比为原子结构，太阳相当于原子结构中的 。 【答案】 分子、原子等 原子核 【详解】[1]现代科学研究发现，常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子等构成的。 [2]太阳处于太阳系中央，八大行星绕其高速运转。原子中原子核处于中间，核外电子绕其高速运动。所以若将太阳系类比为原子结构，太阳相当于原子结构中的原子核。 8．（24-25八年级下·江苏扬州·期末）下面是小明笔记知识梳理的部分内容，请帮助小明补图中的空缺： （1） ；（2） ；（3） 【答案】 正 电子 汤姆孙 【详解】[1]1911年，卢瑟福提出了原子的核式模型，认为原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电是由于其核内的质子带正电，中子不带电，因此原子核所带的正电荷量与质子所带电荷量相等。 [2][3]1897年，约瑟夫·约翰·汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并证明了电子带负电。 9．（2025·贵州遵义·三模）1911年，物理学家卢瑟福通过实验提出了原子核式结构模型，该模型中绕着原子核运动的微粒是 。 【答案】带负电的电子 【详解】卢瑟福根据粒子散射实验提出原子核式结构模型，认为原子由原子核与核外电子组成，原子的全部正电荷与几乎全部质量集中在原子核上，带负电的电子在原子核外，绕原子核高速旋转。 10．（23-24九年级上·广东汕头·期中）探究原子结构的奥秘。 【实验过程】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。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α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）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”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是 ，该结构带 电； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数a粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的 （选填A或B） 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）科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图中的 。 A．不可再分的实心球体      B．正负电荷均匀分布        C．核位于原子中心，质量集中在核上 【答案】 原子核 正 B C 【详解】（1）[1][2]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就不会发生偏转，而大多数发生了偏转，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，说明原子核带正电，原子核由质子和中子组成。 （2）[3]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。故选B。 （3）[4]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，质量主要集中在原子核上，故选C。 ( 能力提升进阶练 ) 1．（25-26九年级上·吉林·阶段练习）从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，中国航天一步一步走在探索星辰大海的伟大征程中。下列天体或粒子中空间尺度最大的是（　　） A．地球 B．太阳 C．原子 D．电子 【答案】B 【详解】A．太阳属于恒星，是太阳系的中心天体，其直径约 139.2 万公里，质量占太阳系总质量的 99.86%，空间尺度远超太阳系内的行星（如地球），故A不符合题意； B．地球是太阳系中的一颗行星，直径约 1.27 万公里，围绕太阳公转，空间尺度远小于太阳，故B符合题意； C．原子属于微观粒子，是构成物质的基本单位之一，空间尺度远小于宏观天体（地球、太阳），故C不符合题意； D．电子是原子的组成部分，是四种选项中空间尺度最小的，故D不符合题意。 故选B。 2．（24-25九年级下·山东滨州·期中）中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。下列空间尺度最小的是（　　） A．“天宫” B．月球 C．地球 D．太阳 【答案】A 【详解】“天宫” 是中国的空间站，它在近地轨道运行，其大小与星球相比是非常小的，它主要是供宇航员进行太空科研等活动的人造设施。月球是地球的天然卫星，平均直径约为3476千米。地球是太阳系中的一颗行星，平均半径约为6371千米，直径约为12742千米。太阳是一颗恒星，直径约为1392000千米。 通过比较可知，“天宫” 的空间尺度远远小于月球、地球和太阳。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 3．（24-25八年级上·贵州贵阳·期末）人类对浩瀚宇宙的探索从未停止，南仁东带领科学家团队苦心钻研20余载，终于攻克重重难关，建造了接收来自遥远星空电子“信件”的国之重器，它是（　　） A．中国天眼 B．嫦娥号卫星 C．玉兔号月球车 D．祝融号火星车 【答案】A 【详解】A．中国天眼是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，能够接收来自遥远星空的射电信号，就像接收电子“信件”一样，故A符合题意； B．嫦娥号卫星主要用于月球探测，进行月球的环绕、着陆等任务，并非接收来自遥远星空的电子“信件”，故B不符合题意； C．玉兔号月球车是在月球表面进行探测和考察的设备，不是接收遥远星空信号的，故C不符合题意； D．祝融号火星车是在火星表面进行探测任务的，不是接收遥远星空电子“信件”的设备，故D不符合题意。 故选A。 4．（2025·海南儋州·三模）我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜，建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．银河系 B．太阳系 C．土星 D．月球 【答案】A 【详解】银河系是包含太阳系在内的庞大星系，直径约10万光年；太阳系直径约1光年，属于银河系的一部分；土星是太阳系中的行星，直径约12万千米，远小于银河系和太阳系；月球是地球的卫星，直径约3474千米，是四个选项中最小；故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 5．（24-25八年级上·福建泉州·期中）在物理学发展的过程中，很多科学家披荆斩棘为了真理甚至付出生命。《日心说》的代表人物是（   ） A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．牛顿 【答案】B 【详解】托勒密是地心说的代表人物，哥白尼是日心说的代表人物，伽利略也支持并研究了日心说，但不是代表人物，牛顿与日心说无关，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．（24-25八年级下·山东济南·期末）图（甲）是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图（乙）所示的原子核式结构。下列说法正确的是（       ） A．卢瑟福在研究过程中采用了控制变量法 B．α粒子可能是某种原子的核外电子 C．原子核占据了原子内部大部分空间 D．图（乙）所示原子核式结构是一种模型 【答案】D 【详解】AD．卢瑟福在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，采用的是模型法，即图乙所示原子核式结构是一种核式结构模型，故A错误，D正确； B．由于原子核撞击的粒子的轨迹看，它们与原子核相互排斥，带正电，可能是某种原子的原子核，故B错误； C．粒子的散射现象的实验结果表明，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，说明原子核外有一个非常大的空间，原子核占据了原子内部小部分空间，故C错误。 故选D。 7．（24-25八年级上·山东烟台·期末）2003年， 乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动 探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆 ，“祝融号”（如图乙）开始工作；同一年，我国又成功将“浚和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 【答案】 杨利伟 月球 火星 【详解】[1][2][3]根据物理学史和常识可知，2003年，杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆火星。 8．（24-25八年级下·河南南阳·期末）创立“日心说”的天文学家是 ；现代天文学研究表明，太阳 （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 【答案】 哥白尼 不是 【详解】[1]哥白尼‌是文艺复兴时期的波兰天文学家，在1543年发表的《天体运行论》中系统提出“日心说”，主张‌太阳是宇宙的中心‌，地球与其他行星围绕太阳运行。 [2]现代观测表明，宇宙起源于大爆炸，并持续膨胀，‌星系均匀远离‌地球，证明宇宙‌不存在几何中心‌，所以太阳不是宇宙的中心。 9．（23-24八年级下·陕西咸阳·期末）宇宙是一个有 的天体结构系统。天体之间相距很远，天文学常用 作为长度单位。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。 【答案】 层次 光年 宇宙 【详解】[1][2]宇宙是一个有层次的天体结构系统；天体之间非常遥远，而光速是目前人类认知中速度最快的，所以我们用光在一年内传播的距离--光年来作为天文学中的长度单位。 [3] 地球属于太阳系一颗行星，太阳系属于银河系的一个星系，而银河系只是广袤宇宙的一个组成部分。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是宇宙。 11．（20-21八年级下·江苏苏州·阶段练习）为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去。这里运用的是主要一种思维方法 （等效法/类比法/转换法）。 【答案】类比法 【详解】为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去，这里运用的是主要一种思维方法类比法。 12．（23-24八年级下·贵州贵阳·期末）2024年5月3日，长征五号运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，这是我国自行研制的探测器再次登陆 开展科考任务，这充分体现了我国蒸蒸日上的航天事业对人类探索宇宙做出了巨大贡献。 【答案】月球 【详解】2024年5月3日，长征五号运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，这是我国自行研制的探测器再次登陆月球开展科考任务，这充分体现了我国蒸蒸日上的航天事业对人类探索宇宙做出了巨大贡献。 13．（23-24八年级上·山东青岛·期中）祝融飞天 中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。 2021年5月22日，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，“祝融号”火星巡航速度非常慢，仅每小时40米，天问一号着陆巡视器就已成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，建立了对地通信。当天一着陆，“感觉良好”，并用随身携带的相机拍了一些照片。 火星表面昼夜温差极大，研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼 （1）下列星球，空间尺度最大的是 （填选项字母）； A．地球    B．月球    C．火星    D．太阳 （2）祝融号在火星上的巡航速度大约与 （填选项字母）最相似； A．蜗牛的爬行速度 B．人行走的速度 C．汽车在高速上行驶的速度 （3）因火星表面昼夜温差极大，故“祝融号”能量损耗也很大。为此，中国科学家制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，才让“祝融号”正式在火星上登陆，这里运用的方法是 （填选项字母）； A．控制变量法    B．等效法 （4）请从上述材料中找出“祝融号”在火星上可能遇到的问题，模仿范例格式，写出对应的物理问题及解决方案（任写一条）。 问题 解决方案 火星上会有比较坚硬的石块，祝融号的轮子可能会受到损害 用硬度大的材料做祝融号的车轮 。 。 【答案】 D A B 见解析 见解析 【详解】（1）[1]宇宙由很多星系组成，银河系是其中的一个星系，太阳系又是银河系中的一个星系，地球和火星处在太阳系中，月球是地球的卫星；所以空间尺度最大的是太阳，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （2）[2]根据求出祝融号在火星上的巡航速度为 人步行的速度约为1.1m/s，汽车在高速上行驶的最低速度约为60km/h，故A符合题意，BC不符合题意。 （3）[3]由题意可知，用“祝融号”相似的“双胞胎”模拟它登陆火星时的情况，才让“祝融号”正式在火星上登陆，是利用了等效法，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （4）[4][5]问题：火星表面的昼夜温差大，解决方案：祝融号表面用保温材料；或问题：火星表面的低气压，解决方案：祝融号表面用抗压材料。 第 6 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 宇宙和粒子（复习讲义） 考点要求 新课标要求 命题考点 认识宇宙 1.了解人类的宇宙观； 2.了解宇宙的尺度； 3.知道现代宇宙模型。 了解宇宙的尺度及模型属于常考点。考题形式以选择题、填空题为主。 探索太空 1.了解人类飞出地球的重大事件； 2.了解中国探索太空的里程； 3.分析人类探索太空的历史进程，体会人类在探索过程中的艰辛。 了解中国探索太空的里程属于常考点，考题多以填空题、选择题算为主。 微观世界 1.了解古原子论思想； 2.了解物质的构成； 3.了解原子结构和微观粒子。 了解物质的构成和原子结构属于常考点，考题多以填空和选择为主。 一、认识宇宙 ■知识点一：人类对宇宙的认识 1．我国古代对宇宙的认识： 我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“上下四方日宇往古今来曰审”，字指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。古人通过对日月星辰的观察，认为地球是平的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的圆形穹顶。天圆地方的“盖天说”，闪烁着中国古人的理性之光，为科学认识宇宙奠定了思想基础。 2．世界其它文明对宇宙的认识： 世界其他文明也涌现出大批研究宁宙的先行者，他们在人类认识宇宙的过程中作出了卓越的贡献。16世纪，天文学家哥白尼用“日心说”推翻了影响人类一千多年的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。 3．牛顿和爱因斯坦对宇宙的探索： （1）牛顿在前人观到和实验的基础上，开创了经典力学。他的万有引力理论开辟了以力学方法研究宇宙的途径，从此天文学和宇宙学步人了科学发展阶段。 （2）1915年，爱因斯坦提出广义相对论，并在两年之后将广义相对论应用于整个宇宙，标志着现代宇宙学的诞生。至今，人们对宇宙的探索和认识仍在不断走向深入。 ■知识点二：宇宙的尺度 在人类目前能够观测到的范圈内，科学家发现，宁宙由近及远可分为太阳系、银河系、河外星系、星系团、总星系。 （1）太阳系：是我们较熟悉的天体系统，太阳位于这个系统的中心距离太阳由近及远依次是水星、金星地球、火星、木星、土星、天王星和海王星这八大行星，它们总共携带了200多颗天然卫星。除此之外，太阳系还有数量众多的小行星、彗星等,围绕太阳不停地运转。 （2）银河系：银河系是一个由大量星体构成的庞大天体系统，太阳系就位于其中。太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系中有1000亿颗以上的恒层。银河系直径约10万光年，最大厚度约1万光年。 银河系也只是字宙空间中一个非常普通的星系，银河系之外还有数以千亿计的类似星系，统称为河外星系。 （3）星系团：许多星系还形成更大的星系团(或称星系群)。无数的星系团组成总星系。 思考与讨论：牛郎星与织女星的距离约为1.51x1017m，古人传说牛郎与织女每年农历七月七日在鹊桥相会，假如两人都以光速向鹊桥奔跑，多长时间能相会? （4）人类对宇宙的观察： 伽利略是最早使用自制的天文望远镜来观察宇宙的人。 随着科技的发展，人类对宇宙的观测手段从光学望远镜发展到射电望远镜，观测能力来越强，插捉到的天体信息也越来越多。目前，望远镜已能观察到距离地球至少130亿光年的天体。 ■知识点三：现代宇宙模型 1.观察与实验：观察气球膨胀 （1）实验方法：准备一只气球，在其表而画一些小圆点，用打气筒给气球充气。据球你在充气过程中观察到的现象，此现象给你什么启发? （2）实验现象：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他的小圆点都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。 （3）分析论证：该实验用气球代表 宇宙，小圆点代表宇宙中的星系，该实验模拟星系之间的距离在不断增大。 结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的小圆点，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 2.宇宙大爆炸说： 当今世界对宇宙起源问题的研究中，占据主流地位的是宇宙大爆炸学说。1929年，天文学家哈勃在观测河外星系的过程中，发现所有河外星系都在离我们远去，而且距离我们越远的星系，其逃离速度越大，说明宇宙在膨胀。以此观点为基础，1948年，科学家提出宇宙产生于一次“大爆炸”，即“大爆炸字宙模型”。虽然目前观测到的一些现象支持“大爆炸宇宙模型”，但是也有很多观测现象无法用此模型给出合理的解释。 3.“黑洞”： 宇宙中的天体都在不断地运动变化者，科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生塌缩,塌缩后留下的物质会变成一种天体,它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫作“黑洞”。 二、探索太空 ■知识点一：飞出地球 1．飞出地球的“第一次”： （1）1957年，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。 （2）1961年，世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空，苏联航天员加加林成功完成了人类第一次不绕地球的飞行。 （3）1969年，美国航天员阿姆斯特朗乘“阿波罗11号”飞船抵达月球，在月面上留下了人类的第一个足迹。 （4）对于太阳系行星的探索也早在20世纪60年代就开始了。"先驱者10号飞行器是第一个冲出太阳系的人造天体。飞行器上携带着有关太阳系和地球文明的信息，期望茫茫太空中的智慧生物能够有一天收到并解读它们。 2．中国飞出地球的“第一次”： 1970 年，我国第一颗人造地球卫星——“东方红一号”发射成功，开创了中国航天史的新纪元。 目前，我国在载人航天、月球探测、火星探测等领域都已取得了举世曝目的成就。 ■知识点二：中国航天 1．杨利伟与“神舟五号”： 中国人自古以来就有一个飞天梦。2003年，杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一。目前，中国空间站已全面建成，中国载人航天工程进入空间站应用与发展新阶段。 2．中国探月的“嫦娥工程”： （1）2004年，中国正式启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”分为“绕”“落”“回”三个阶段。 （2）2019年，“嫦娥四号”成功在月球背面着陆，这是人类飞行器第一次登陆月球背面。 （3）2020年，“嫦娥五号”返回器携带1731g月球样品返回地球，首次实现了我国地外天体采样返回。 3．火星与深空探测： 中国还开启了火星与深空探测计划。2021年，“天问一号”测器成功登陆火星，探测器上搭载了我国首辆火星车“祝融号”截至2022年5月休眠时，“祝融号”火星车工作了350多个火星日，行程约2000m，获得了大量宝贵的科学探测数据。 4.2021年，我国又成功将“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星等11颗卫星送入预定轨道，标志着我国正式进人“探日时代”。 5．中国空间站： 如今，中国空间站正式开启长期有人驻留模式，将成为人类向无垠宇宙探索的太空科学平台，支持中国乃至全世界的科学家在太空开展生命、流体、燃烧、材料、基础物理等方向的科学实验研究。新时代的中国航天必将继续书写更加恢宏壮丽的航天梦，继续创造新的中国高度、中国奇迹。 三、微观世界 ■知识点一：物质的构成 1．思考与讨论： 通过普通光学显微镜放大数百倍所能观察到的也仅仅是个体较大的单细胞生物。借助电子显微镜，可以看到物体放大一万倍以上的情景。观察这两张照片，你有什么想法? （1）光学显微镜下的草履虫： （2）电子显微镜下的石墨烯： 2．物质是大量分子、原子或离子构成的。 （1）最早提出比较确切的分子概念的化学家是阿伏伽德罗。1811年，意大利化学家阿伏伽德罗发表了分子学说，此后100年左右的时间，分子被看作比原子稍大的一种颗粒。 （2）在19世纪，科学家已经确认:原子是构成物质的基本微粒，分子是由原子构成的。原子非常小，其数量级为10-10m。人类用肉眼可以看见的最小灰尘中也包含了约1015个原子! （3）19 世纪末期，英国科学家汤姆孙(JJ.Tlusoa,1856--1940)通过实验说明了自然界中有比原子更小的微粒存在，后来人们把这种粒子称为电子。 ■知识点二：原子的结构 1．道尔顿的原子论： 虽然在公元前数百年人们已有原子的观点，但直到 19世纪初，英国化学家道尔顿(J.Dalton,1766-1844)才把原子从一个抽象的哲学名词变为具有实在意义的微粒的概念，并提出了原子论。 2．汤姆生的“葡萄干布丁”模型： 汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型。 3．卢瑟福的“原子核式”结构模型： 20世纪初、英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型，认为在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核。原子核集中了原子 99%以上的质量,电子不停止地绕着原子核运动。 4．质子和中子： 卢瑟福和其学生分别发现了组成原子核的成分——质子和中子。 5．玻尔的量子论： 丹麦科学家玻尔将量子论引入原子能级结构分析,建立起核外电子分层排布的原子结构模型。 现代量子力学理论使人们对原子结构有了更深刻的认识，从而产生了量子论视野下的原子结构模型。 ■知识点三：微观粒子 1．夸克： 20世纪60年代，美国科学家盖尔曼(M.Gell-Mann，1929-2019)提出理论认为，质子和中子均由更小粒子组成，他称这些更小的粒子为夸克。 2．构成物质的基本粒子： 至此，在物理学中，科学家们把原子、原子核、电子、质子、中子、夸克统称为微观粒子，简称粒子。 3．微观粒子的探索： 20世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥秘，制造了各种类型的加速器。借助不断完善的粒子加速器，科学家们又相继发现了400余种粒子。虽然人们已经建立了粒子物理的基本模型，但是基本粒子物理学还有许多未能揭开的谜，期待人们不断探索。 4．宇宙万物的不同尺度 从空间与时间上看，宇观世界和微观世界之间存在着巨大的差异。从空间尺度看，我们所能观测到的宇宙深处约为1027m;微观世界则深入到10-18m。从时间范围来讲，宇观世界的“寿命”不少于150亿年。微观世界中粒子的寿命有的很长，如中子约15min，有的短到仅有10-23秒。这两个在空间和时间上有着天壤之别的世界，却都在“大爆炸”那一刻诞生了，物理世界就将最大的宇宙尺度与最小的微观尺度紧密联系上了。 ( 题型一 认识宇宙 ) 【例1】1．（2024·吉林长春·一模）下列物体尺度最大的是（    ） A．太阳 B．地球 C．银河系 D．太阳系 【变式1-1】（23-24八年级下·全国·课后作业）如图所示是中国航天员首次出舱活动，实现了“准确入轨、正常运行，出舱活动圆满、安全健康返回”的任务目标，突破和掌握了空间出舱活动技术，是我国载人航天事业发展史上的又一重要里程碑。航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘的飞船是（　　） A．神舟五号 B．神舟七号 C．神舟十号 D．神舟十六号 【变式1-2】（2025·山西大同·二模）阅读短文，回答问题。 黑洞与宇宙 分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一是位于银河系中心的“人马座A”。 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡时，核心在自身重力作用下迅速收缩、塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有物质都变成中子时，收缩过程立即停止，核心被压缩成一个密实的星体，内部的空间和时间也被压缩了。在黑洞情况下，恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。 黑洞是宇宙众多天体的一种，“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点在一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，式中H为一个常数，称为哈勃常数。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。 (1)在银河系中心的天体是 ； A．中子星 B．太阳 C．黑洞 D．恒星 (2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (3)在黑洞形成的过程中，密度会 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (4)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是 。 A．米（m） B．秒⁻1（s⁻1） C．米 D．秒（s） 【变式1-3】（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 【变式1-4】（23-24八年级下·江苏连云港·期中）下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．太阳是宇宙的中心 B．我们认识到，宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．如图，教材中用类比的思想方法说明宇宙在不断收缩 D．恒星的位置是固定不变的，太阳是银河系中数以千亿计恒星中的一颗普通的恒星 ( 题型 二 探索太空 ) 【例2】1．（2024·河南周口·二模）人类对太空的探索永无止境。为了探索宇宙，我们发射了各种航天装置和探测装置，下列装置中距离地球最远的是（   ） A．天问一号火星车 B．气象探空气球 C．天宫空间站 D．鹊桥号环月卫星 【变式2-1】（24-25八年级下·河南·随堂练习）中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（    ） A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的 B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统 C．地球是太阳系里一颗相对很小的行星 D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心 【变式2-2】（23-24八年级上·北京大兴·期末）阅读《我们看到了古老的光》并回答问题。 我们看到了古老的光 “牛郎织女”是我国家喻户晓的民间故事，在牛郎星上的牛郎和在织女星上的织女远隔天河，在每年农历七月初七渡过天河相会一次，表达了人们追求幸福生活的美好愿望。你知道天上的牛郎星和织女星相距多远吗? 牛郎星和织女星都是银河系中的恒星，它们之间的距离非常遥远，假定牛郎从牛郎星以光速飞行，他到达织女星也需16年！ 宇宙中恒星间的距离都非常大。为了表达起来方便一些，天文学家使用“光年”为单位来度量恒星间的距离，1光年等于光在1年内传播的距离。 离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.3光年。也就是说，我们现在观测到的比邻星的光，是4.3年前发出的，经过了4年多才到达我们的眼睛。 银河系是由超过1000亿颗恒星组成的星系。在银河系之外，离我们最近的星系是大、小麦哲伦云，它们距离我们16万~19万光年。 秋天的夜晚可以在东北方向的天空找到一个亮斑，看起来像个纺锤，那就是仙女座大星云（如图所示）。它是北半球唯一可用肉眼看到的银河外星系，与我们的距离是225万光年。 光——宇宙的使者，它不仅告诉我们宇宙的现在，而且还在告诉我们遥远的过去。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）光年是 （选填“时间”或“长度”）的单位，牛郎星到织女星的距离大约是 光年； （2）太阳系是以太阳为中心、受太阳引力约束在一起的天体系统，太阳系是银河系中众多星系中的普通一员。已知太阳系的直径大约是3×1011km，光的传播速度为3×105km/s，一年按3×107s计算，则以光速穿越太阳系大约需要 年。（结果保留两位小数） 【变式2-3】（2024·陕西安康·三模）2024年1月9日，我国发射了爱因斯坦探针卫星，用于探索变幻莫测的宇宙。下列星球中空间尺度最大的是（　　） A．地球 B．太阳 C．火星 D．月球 【变式2-4】（2024·陕西咸阳·模拟预测）中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，标志着我国一步步迈进太空探测的征程。下列空间尺度最小的是（　　） A．太阳 B．月球 C．银河系 D．太阳系 ( 题型 三 微观世界 ) 【例3】（2025·山东济南·三模）如图是在电子显微镜下拍摄到的甲型流感病毒，该病毒直径在100nm左右。下列微粒中空间尺度最大的是（   ） A．病毒 B．分子 C．原子 D．原子核 【变式3-1】（24-25九年级下·广东·期中）如题图是小飞学习微观粒子的层次结构后，以氧气为例进行的梳理，下列选项中与①②③对应的是（　　） A．原子、核外电子、原子核 B．原子核、原子、核外电子 C．原子、原子核、核外电子 D．核外电子、原子核、原子 【变式3-2】（21-22八年级下·江苏泰州·阶段练习）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 。 【变式3-3】（24-25八年级下·山东济南·期末）中国物理学家赵忠尧于1930年发现了“正电子”的存在，成为世界上第一个发现反物质的科学家。已知“正电子”带正电荷，质量、体积和电子相当，是电子的反粒子。下列物质微粒中，空间尺度由大到小排序正确的是（　　） A．原子   分子   正电子 B．分子    原子   正电子 C．分子   正电子   原子 D．正电子  原子    分子 ( 基础巩固通关测 ) 1．（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 2．（24-25八年级上·福建漳州·期中）率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 3．（24-25八年级下·全国·课后作业）我国首个火星模拟基地位于青海省海西州大柴旦红崖地区，那里与火星环境特征类似的是（　　） ①以流水地貌为主；②沙丘砾石遍布；③大气的主要成分；④昼夜间温差较大 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 4．（24-25八年级下·江苏淮安·期末）浩瀚宇宙，星辰璀璨，中国航天器正在书写着举世惊叹的传奇篇章。其中我国探月工程的航天器名称是（    ） A．天宫 B．嫦娥 C．天舟 D．天问 5．（2025·河南商丘·一模）“天问一号”火星探测器到达火星，标志着我国在太空探测领域更进一步，为人类探索浩瀚宇宙作出了中国贡献。下列空间尺度最小的是（　　） A．空间站 B．银河系 C．太阳系 D．火星 6．（24-25八年级上·山东淄博·期末）从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，中国航天一步一步走在探索星辰大海的伟大征程中。下列天体或天体系统中空间尺度最大的是（    ） A．月球 B．地球 C．太阳系 D．银河系 7．（24-25九年级上·河南郑州·期中）《庄子·天下》中有“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的说法，其指物质是无限可分的，现代物理学认为常见的物质是由 构成的；如图甲、乙分别是太阳系模型和原子结构模型的示意图，若将太阳系类比为原子结构，太阳相当于原子结构中的 。 8．（24-25八年级下·江苏扬州·期末）下面是小明笔记知识梳理的部分内容，请帮助小明补图中的空缺： （1） ；（2） ；（3） 9．（2025·贵州遵义·三模）1911年，物理学家卢瑟福通过实验提出了原子核式结构模型，该模型中绕着原子核运动的微粒是 。 10．（23-24九年级上·广东汕头·期中）探究原子结构的奥秘。 【实验过程】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。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α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）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”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是 ，该结构带 电； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数a粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的 （选填A或B） 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）科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图中的 。 A．不可再分的实心球体      B．正负电荷均匀分布        C．核位于原子中心，质量集中在核上 ( 能力提升进阶练 ) 1．（25-26九年级上·吉林·阶段练习）从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，中国航天一步一步走在探索星辰大海的伟大征程中。下列天体或粒子中空间尺度最大的是（　　） A．地球 B．太阳 C．原子 D．电子 2．（24-25九年级下·山东滨州·期中）中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。下列空间尺度最小的是（　　） A．“天宫” B．月球 C．地球 D．太阳 3．（24-25八年级上·贵州贵阳·期末）人类对浩瀚宇宙的探索从未停止，南仁东带领科学家团队苦心钻研20余载，终于攻克重重难关，建造了接收来自遥远星空电子“信件”的国之重器，它是（　　） A．中国天眼 B．嫦娥号卫星 C．玉兔号月球车 D．祝融号火星车 4．（2025·海南儋州·三模）我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜，建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．银河系 B．太阳系 C．土星 D．月球 5．（24-25八年级上·福建泉州·期中）在物理学发展的过程中，很多科学家披荆斩棘为了真理甚至付出生命。《日心说》的代表人物是（   ） A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．牛顿 6．（24-25八年级下·山东济南·期末）图（甲）是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图（乙）所示的原子核式结构。下列说法正确的是（       ） A．卢瑟福在研究过程中采用了控制变量法 B．α粒子可能是某种原子的核外电子 C．原子核占据了原子内部大部分空间 D．图（乙）所示原子核式结构是一种模型 7．（24-25八年级上·山东烟台·期末）2003年， 乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动 探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆 ，“祝融号”（如图乙）开始工作；同一年，我国又成功将“浚和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 8．（24-25八年级下·河南南阳·期末）创立“日心说”的天文学家是 ；现代天文学研究表明，太阳 （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 9．（23-24八年级下·陕西咸阳·期末）宇宙是一个有 的天体结构系统。天体之间相距很远，天文学常用 作为长度单位。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。 11．（20-21八年级下·江苏苏州·阶段练习）为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去。这里运用的是主要一种思维方法 （等效法/类比法/转换法）。 12．（23-24八年级下·贵州贵阳·期末）2024年5月3日，长征五号运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射，这是我国自行研制的探测器再次登陆 开展科考任务，这充分体现了我国蒸蒸日上的航天事业对人类探索宇宙做出了巨大贡献。 13．（23-24八年级上·山东青岛·期中）祝融飞天 中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。 2021年5月22日，中国第一辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，成功“打卡”火星表面，“祝融号”火星巡航速度非常慢，仅每小时40米，天问一号着陆巡视器就已成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，建立了对地通信。当天一着陆，“感觉良好”，并用随身携带的相机拍了一些照片。 火星表面昼夜温差极大，研制团队为火星车配置了两套集热器，并采用了纳米气凝胶保温。火星沙尘沉积将影响太阳电池阵发电，研制团队专门针对光照、沙尘等情况，设计了蝶形四展太阳翼 （1）下列星球，空间尺度最大的是 （填选项字母）； A．地球    B．月球    C．火星    D．太阳 （2）祝融号在火星上的巡航速度大约与 （填选项字母）最相似； A．蜗牛的爬行速度 B．人行走的速度 C．汽车在高速上行驶的速度 （3）因火星表面昼夜温差极大，故“祝融号”能量损耗也很大。为此，中国科学家制造了一个和“祝融号”相似的“双胞胎”，才让“祝融号”正式在火星上登陆，这里运用的方法是 （填选项字母）； A．控制变量法    B．等效法 （4）请从上述材料中找出“祝融号”在火星上可能遇到的问题，模仿范例格式，写出对应的物理问题及解决方案（任写一条）。 问题 解决方案 火星上会有比较坚硬的石块，祝融号的轮子可能会受到损害 用硬度大的材料做祝融号的车轮 。 。 第 6 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 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