第一节 走进微观（举一反三讲义）物理新教材沪科版八年级全一册

第十二章 小粒子与大宇宙 第一节 走进微观 解析版 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：探索物质的组成和自然的尺度 ………………………………………………2 知识点2：探索微观粒子……………………………………………………………………5 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.能了解微观世界的大致尺度； 2.了解原子的核式结构模型； 3能体会物理学研究中建构模型的重要性； 4.了解人类探索微观世界的大致历程。 教学重点： 1.知道物质是由分子和原子组成的； 2.知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式模型。 教学难点： 1.大致了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入； 2.对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的数量级的概念 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一. 探索物质的组成和自然的尺度 从看不见的微粒到无垠的宇宙，人类孜孜不倦地探索物质世界的奥秘 我们生活在由物质构成的世界里： 尘土、树木、水、火焰、空气、星辰，我们周围的一切，包括有生命的和无生命的，都是物质——自然界中的一切物体，都是由物质组成的。 例 1从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（　　） A. 太阳系 B. 原子 C. 地球 D. 电子 【答案】D 【解析】太阳系的直径约为数十亿千米，是四个选项中最大的；原子的直径约为10-10米，比电子大；地球的直径约为1.2×104千米，远大于原子和电子；电子属于亚原子粒子，其经典半径约为2.8×10-15米，尺度最小，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 变式 1-1把病毒、原子、原子核、分子、中子按尺度从大到小的排序是（    ） A．分子、病毒、原子、原子核、中子 B．中子、原子、原子核、病毒、分子 C．病毒、分子、原子核、原子、中子 D．病毒、分子、原子、原子核、中子 【答案】D 【解析】病毒是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子是由位于中心的原子核和核外电子构成，原子核是由质子和中子构成，所以把病毒、原子、原子核、分子、中子按尺度从大到小的排序是病毒、分子、原子、原子核、中子。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 知识点二. 探索微观粒子 1.质子和中子的发现： 20 世纪初，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以释放出质子和中子，质子带正电荷，中子不带电，原子核由质子和中子构成。 2.夸克： 质子和中子还能再分吗？随着人们对原子内部结构的研究逐步深入，物理学家默里·盖尔曼提出了质子和中子还可以再分。质子和中子是分别由夸克组成的。 3.加速器探索微观粒子： 20 世 中叶起，为了探索微观世界的奥秘，人类制造了各种类型的加速器。 借助于不断完善的粒子加速器，又发现了μ子、π介子、Κ介子、Λ 超子、Σ超子及τ子等400余种粒子。 这些粒子是比原子核更深层次的物质存在形式。人类对自然界的认识永无止境，探索永不停止，微观世界的神秘面纱还有待同学们去揭开。 例 2深空探测器的电子系统容易受太空中带电粒子的干扰，下列粒子中不会因带电对电子系统产生干扰的是（ ） A.电子 B. 中子 C. 质子 D. 原子核 【答案】B 【解析】电子带负电、质子带正电、原子核带正电，它们都会因带电而对电子系统产生干扰；中子不带电，不会因带电对电子系统产生干扰，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 变式 2-1研究人员在低温极强磁场条件下发现了一种带负电荷的新型粒子，未来可能应用于量子计算领域。下列粒子中，与该粒子带电性质相同的是（　　） A. 电子 B. 原子 C. 质子 D. 中子 【答案】A 【解析】A．电子带负电，与该粒子带电性质相同，故A符合题意； B．原子整体通常呈电中性，与该粒子带电性质不相同，故B不符合题意； C．质子带正电，与该粒子带电性质不相同，故C不符合题意； D．中子不带电，与该粒子带电性质不相同，故D不符合题意。 故选A。 【巩固训练】 1.2023年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光的研究，1阿秒等于10-18秒，阿秒激光可以帮助科学家观测原子中做超快速运动的（   ） A．原子核 B．质子 C．中子 D．电子 【答案】D 【详解】原子是由原子核与核外电子组成的，核外电子绕原子核高速运动；原子核由质子和中子构成，则阿秒激光可以帮助科学家观测原子中做超快速运动的核外电子，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2.如图是氦原子的结构示意图，则氦原子（　　） A．核外有2个电子 B．整体有4个电子 C．核外有2个正电荷 D．整体有4个正电荷 【答案】A 【详解】根据氦的原子结构示意图可知，圆圈内的数字为+2，表示氦的原子核内有2个质子，质子带正电荷，质子数等于核外电子数，整个原子呈电中性，因此核外电子带负电荷，数量为2个，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．为保护敦煌壁画，我国科技人员研制出搭载高能带负电的粒子束辐照灭菌装置的机器人，它可以杀灭壁画上因所处环境相对封闭、幽暗、潮湿而滋生的微生物。组成该粒子束的微粒可能是（　　） A．原子核 B．质子 C．电子 D．中子 【答案】C 【详解】A．原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，所以原子核带正电，不符合粒子束带负电的要求，故A不符合题意； B．质子带一个单位的正电荷，不是带负电的粒子，不能组成带负电的粒子束，故B不符合题意； C．电子是带负电的基本粒子，所以组成该高能带负电粒子束的微粒可能是电子，故C符合题意； D．中子是电中性的，不带电荷，无法形成带负电的粒子束，故D不符合题意。 故选C。 4．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。 5．中国散裂中子源加速器和中国环流器二号M装置（人造太阳）的研发成功，是我国在微观粒子的研究中取得的巨大成就。下列微观粒子中，空间尺度最小的是（　　） A．原子 B．质子 C．中子 D．夸克 【答案】D 【详解】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，质子和中子是由夸克构成，所以在这几种微粒中夸克是最小的，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6．纳米机器人可进入血管精准清除血栓，它的研制属于“分子纳米技术”的范畴。把纳米机器人和下列微观粒子一起按照空间尺度由小到大排序，其中正确的是（　　） A．纳米机器人 夸克 原子核 质子 B．夸克 质子 原子核 纳米机器人 C．夸克 原子核 质子 纳米机器人 D．夸克 质子 纳米机器人 原子核 【答案】B 【详解】物质是由原子或分子组成；原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的；原子核由质子和中子构成；质子和中子又是有更小的微粒—夸克组成。按照从小到大的顺序排列为：夸克、质子、原子核、纳米机器人，故B正确，ACD错误。 故选B。 7．赵忠尧是我国杰出物理学家，在1930年第一次发现了“正电子”的存在，是人类物理学史上第一位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。下列微粒中空间尺度最大的是（    ） A．中子 B．分子 C．原子核 D．正电子 【答案】B 【详解】物体是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分；电子比质子小，“正电子”带正电荷，质量、体积和电子相当，故尺度最大的是分子，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．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。 9．在如图所示的原子模型中，a是（　　） A．质子 B．中子 C．原子核 D．核外电子 【答案】D 【详解】A．质子位于原子核内部，带正电，不会在原子外部旋转，故A不符合题意； B．中子也位于原子核内部，不带电，不会在原子外部运动，故B不符合题意； C．原子核位于原子中心，由质子和中子组成，不会在外部旋转，故C不符合题意； D．核外电子围绕原子核高速运动，位于原子外部，且带负电，符合图中的特征，故D符合题意。 故选D。 10．用“o”表示不带电，“+”表示带正电，“-”表示带负电；下列选项中，氧原子及构成氧原子的粒子所带电性及结构组成描述正确的（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】原子由原子核与核外电子构成，原子核带正电，核外电子带负电，原子核所带的正电量与核外电子所带的负电量相等，所以原子通常情况下对外不显电性。 原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电。故D正确，ABC错误。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第十二章小粒子与大宇宙 第一节走进微观 原卷版 目录 【学习目标】 【思维导图】 【知识梳理】 2 知识点1：探索物质的组成和自然的尺度 ……2 知识点2：探索微观粒子 …5 【巩固训练】 .7 【学习目标】 :1能了解微观世界的大致尺度； 2.了解原子的核式结构模型； 3能体会物理学研究中建构模型的重要性， 4.了解人类探索微观世界的大致历程。 1 教学重点： 1知道物质是由分子和原子组成的； 2知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式模型。 教学难点： !1.大致了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入： 2.对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的数量级的概念 【思维导图】 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 无垠的宇宙 自然尺度 看不见的微观世界 自然界中的一切物体，都是 由物质组成的 有生命：植物、动物等 走进微观 物质的组成 有无生命 存在形式 无生命：山川、河流、空气等 的分类 肉眼可见：星辰、树木等 是否肉眼可见 肉眼不可见：细胞、分子等 分子 微观粒子 质子(+) 原子核(+) 中子（不带电） 原子 核外电子(-) 【知识梳理】 ② 知识点一.探索物质的组成和自然的尺度 无垠的宇宙 嬉戏的儿童 电子显微镜下 的病毒 从看不见的微粒到无垠的宇宙，人类孜孜不倦地探索物质世界的奥秘 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 我们生活在由物质构成的世界里： 尘土、树休、水、火焰、空气、星辰， 我们周围的一切，包括有生命的和无生命的，都是物质一自然界中的一切物体， 都是由物质组成的。 有生命：植物、动物等 有无生命 存在形式 无生命：山川、河流、空气等 的分类 肉眼可见：星辰、树木等 是否肉眼可见 肉眼不可见：细胞、分子等 银河系 太阳系 地球 熊猫 地球 银河系中心 大阳 大小 ~102 ~10 10 10 (m) 夸克 质子中子 原子核 原子 夸克 绕原子核运动 的电子 原子核 <109 105 之105 1010 图12-11物质世界的大致尺度示意图 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 科学书屋 我们身边的微观世界 世界上最小的分子一氢分子，其尺度相当于一根头发丝直径的 十万分之一，质量只有3×102”kg左右。 看不见的水分子一1cm3的水中大约有3.34×1022个水分子，一 个水分子的质量只有3×1026kg左右 随处存在的碳原子一铅笔芯中的石墨、闪闪发光的钻石、空气 中的二氧化碳、净水器中的活性炭都含有碳原子。一个碳原子的半径 约为7.7×1011m,质量约为1.99×1026kg 例1从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（) A.太阳系 B.原子 C.地球 D.电子 变式1-1把病毒、原子、原子核、分子、中子按尺度从大到小的排序是（) A.分子、病毒、原子、原子核、中子 B.中子、原子、原子核、病毒、分子 C.病毒、分子、原子核、原子、中子 D.病毒、分子、原子、原子核、中子 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 ②知识点二. 探索微观粒子 大约2400年前 物质由微小的粒子组成 1811年 阿伏加德罗 命名了“分子” 19世纪初 道尔顿 证明了原子的存在 1897年 汤姆孙 发现电子 1911年 卢瑟福 提出原子核式结构模型 20世纪初 科学家发现原子核由质子和中子组成 20世纪60年代 科学家发现质子和中子由夸克组成 永无止境 .o. 质子（带 正电) 原子核 夸克 原子 中子（不带电） 核外电子（带负电） 1.质子和中子的发现： 20世纪初，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以释放出质子和中子，质子 带正电荷，中子不带电，原子核油质子和中子构成。 / 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 原子 中子 原子核 电子 质子 2夸克：质子和中子还能再分吗？随着人们对原子内部结构的研究逐步深入，物理学家默里。盖 尔曼提出了质子和中子还可以再分。质子和中子是分别由夸克组成的。 原子 上夸克 质子 电子 原子核 下夸克 中子 3.加速器探索微观粒子： 20世中起，为了探索微观世界的奥秘，人类制造了各种类型的加速器。借助于不断完善 的粒子加速器，又发现了μ子、π介子、K介子、八超子、超子及τ子等400余种粒子。 这些粒子是比原子核更深层次的物质存在形式。人类对自然界的认识永无止境，探索永不停止， 微观世界的神秘面纱还有待同学们去揭开。 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 例2深空探测器的电子系统容易受太空中带电粒子的干扰，下列粒子中不会因带电对电子系统 产生干扰的是() A.电子 B.中子 C.质子 D.原子核 变式2-1研究人员在低温极强磁场条件下发现了一种带负电荷的新型粒子，未来可能应用于 量子计算领域。下列粒子中，与该粒子带电性质相同的是() A.电子 B.原子 C.质子 D.中子 【巩固训练】 1.2023年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光的研究，1阿秒等于10-18秒，阿秒激光可以帮助科学家观测原子中做 超快速运动的（) A.原子核 B.质子 C.中子 D.电子 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 2如图是氢原子的结构示意图，则复原子（) He A.核外有2个电子 B.整体有4个电子 C.核外有2个正电荷 D.整体有4个正电荷 3.为保护敦煌壁画，我国科技人员研制出搭裁高能带负电的粒子束辐照灭菌装置的机器人，它可以杀灭壁画上 因所处环境相对封闭、幽暗、朝湿而滋生的微生物。组成该粒子束的微粒可能是(） A.原子核 B.质子 C.电子 D.中子 4.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 5.中国散裂中子源加速器和中国环流器二号M装置（人造太阳）的研发成功，是我国在微观粒子的研究中取 得的巨大成就。下列微观粒子中，空间尺度最小的是（) A.原子 B.质子 C.中子 D.夸克 6.纳米机器人可进入血管精准清都除血栓，它的研制属于“分子纳米技术”的范畴。把纳米机器人和下列微观粒 子一起越按照空间尺度由小到大排序，其中正确的是() 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A.纳米机器人夸克原子核质子B.夸克质子原子核纳米机器人 C.夸克原子核质子纳米机器人D.夸克质子纳米机器人原子核 7.赵忠尧是我国杰出物理学家，在1930年第一次发现了“正电子”的存在，是人类物理学史上第位发现反 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。下列微粒中空间尺度最 大的是（) A.中子 B.分子 C.原子核 D.正电子 8.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100m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 9.在如图所示的原子模型中，a是（ A.质子 B.中子 C.原子核 D.核外电子 学科网 www zxxk.com 让教与学更高效 10.用“。”表示不带电，”+”表示带正电，“.”表示带负电；下列选项中， 氧原子及构成氧原子的粒子所 带电性及结构组成描述正确的(） 原子+ 原子o A. B. 质子+ 中子0 质子+ 电子- 原子核o 原子核+ D 质子+ 电子 质子+ 中子0