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第十六章粒子和宇宙第1节探索微观世界的历程1.了解人类对探索物质微观结构的认识过程.2.了解电子的发现过程和原子的核式结构模型.3.了解夸克模型.4.了解纳米材料的应用.学习目标新课目标新课引入很久以前，所有人们一直奇怪，太阳为什么发光？这个千古之谜后来怎么破解的呢？观察与思考1969年，当人类第一次踏上月球，回眸自己的来处是才深刻地认识到：在广袤的宇宙中，我们只偏居在一个小小的星球上.人类能够从地球奔向星际吗？思维的火花一德谟克利特（公元前460－公元前370）“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.”——德谟克利特新课讲解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.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.道尔顿（1766-1844）走向科学二1.多数物质可由其它物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物.2.一些物质不能由其它物质通过化学反应来合成，这些物质称为单质，也称为元素.3.对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是不同的.原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元.他们研究测量了大量物质的化学反应，发现并确认了如下事实：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.用场离子显微镜拍摄的钨针针尖上的原子图样DNA分子结构原子、分子、物质观察与思考你知道吗1cm3的水分子中含有3.34×1022个水分子.一个水分子的质量约为3×10－26kg，最小的分子只有10－27kg，其尺度相当于一根头发丝直径的十万分之一.组成生命的基本组元DNA分子含有几百万个原子.水分子揭开原子的“面纱”三19世纪下半叶，人们研究稀薄气体放电现象时发现，当放电管内气体足够稀薄时，阴极就发射出一种射线，称为阴极射线.阴极射线管实验与探究电子的发现1897年，英国的物理学家汤姆孙发现，阴极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，表明这是一种带负电的粒子流，后来人们称这种粒子为电子.阴极射线偏转现象电子的发现，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.汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖.汤姆孙（1856－1940）揭开原子“面纱”α粒子散射实验为了探索原子结构，人们用已知粒子轰击薄金属箔，它们会与金属原子作用发生偏转.通过观察这种偏转情况可以获得原子内部信息，这种实验叫散射实验.1909～1911年，英国物理学家卢瑟福等人进行了α粒子散射实验.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.卢瑟福（1871－1937）原子内部探索未有穷期四1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了带正电的质子，1932年，他的学生查德威克不带电的中子.对原子的探索人们此时认为，电子、质子和中子就是构成世界的基本单元，称它们为基本粒子.可后来人们很快从实验中发现了更多微观粒子.质量介于质子和电子之间的称为介子；大于质子称为超子.夸克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.科学界把这一模型称为夸克模型.盖尔曼因此获1969年物理学奖.盖尔曼探索未有穷期丁肇中和里克特在1974年又发现了一种称为J／Ψ的粒子.后来又相继发现了底夸克和顶夸克.丁肇中里克特纳米科技：从幻想到现实五物理学中，原子、原子核及其更深层次的客体统称为微观粒子，简称粒子.由图可知它们尺度都小于10-9m.1纳米是10-9m，纳米科技指的是在纳米尺度上了解和控制物质时，发现的新现象，发明的新技术.纳米科技的思想源自于美国物理学家费恩曼的一次演讲.1986年发明的扫描隧道显微镜使观察和操纵原子变为了现实.IBM公司与中国科学院也分别于1990年和1999年展示了原子的操纵技术.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.纳米技术1.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.纳米技术的应用钛纳米聚合物涂料管2.纳米牛仔裤观察与思考纳米零件纳米薄膜2.其它纳米应用1.宇宙是由物质组成的,物质由分子、原子组成.2.人类探索原子的构造的历程.3．原子结构（1）分子是由原子组成的.（2）原子是由原子核和核外电子组成的.（3）原子核是由质子和中子组成的.（4）夸克组成了所有质子、中子、介子、超子.4.纳米技术及其应用.课堂小结1.原子核是由和组成的，其中带正电,不带电，所以原子核带.质子中子质子中子正电课堂训练2.关于一些微观粒子的发现或提出，下列说法正确的是（）A.汤姆孙发现了电子B.卢瑟福用α粒子从氦原子核中打出了质子C.查德威克提出夸克的设想D.盖尔曼发现了中子A3.下列实例中，利用纳米材料特殊作用的是（）A.为了装饰，在墙壁上涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在墙上B.用胶水可以把两张纸粘在一起C.用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎，具有一定的塑性D.小雨天气，羽绒服装不易被雨水淋湿C