第七讲 从粒子到宇宙.doc

第七讲 从粒子到宇宙粒子宇宙分子一切物质都是由分子构成的，分子间有空隙分子在做无规则的运动分子间有引力和斥力原子原子核质子中子夸克电子人类认识宇宙的历程宇宙是一个有层次的天体结构系统动理论【知识脉络】【本章图解】1、物质是否可分？有关分子的理论有哪些？根据大量的实验事实，人们认识到物质是可分的。自然界是由各种物质组成的，任何物质都是由分子组成的。物质是可分的，分子也是可分的。如果将分子再进行分割，得到的微小粒子就不再具有物质原来的化学性质。分子很小，人眼无法察觉，即使在高倍显微镜下也无法看到，分子很小，一般分子直径的数量级为10-10m。分为化合物根子和单质分子，如乙醇分子是化合物分子；石墨分子、金钢石分子、“碳足球”分子都是单质分子。分子动理论的基本内容：物质是由大量分子组成的，分子之间存在着间隙。；分子一直在做永不停息的无规则运动；分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。思考：春天，柳絮飞扬、冬天，雪花飘飘是分子运动吗？森林里，雾霭缭绕是分子运动吗？擦黑板时，粉笔灰纷纷落下，是分子运动吗？将机油装入一个筒壁很厚、相当坚固的钢筒中，然后加上2万个标准大气压的高压，结果发现钢筒“出汗”了，也就是说机油从钢筒里渗透出来了你知道是什么原因吗？2、探索更小的微粒与静电现象：一百多年来，科学家一直在不断地探索微小粒子，且已取得了辉煌的成果请在横线上写出他们的主要贡献分子不是构成物质的最小微粒，它是由原子构成的，原子也不是构成物质的最小微粒。摩擦起电实验告诉我们原子也不是组成物质的最小单元，原子还可以由更小的粒子组成。解剖原子，原子由原子核和核外高速运动的电子（带负电）组成，原子核是由质子（带正电）和中子（不带电）组成的，而质子和中子都是由更小的微粒夸克组成的。组成“夸克”的更小粒子正在被科学家们逐渐发现。 汤姆生 卢瑟福 查德威克 盖尔曼 原子行星结构 1897年汤姆逊发现了电子；1919年卢瑟福用粒子从氮原子核中打出了质子，并提出了原子结构行星模型；1932年查德威克发现了中子；1961年盖尔曼提出了夸克的设想。这些成果的取得，为人类各行各业都带来了巨大的发展，如纳米技术、航天技术、通讯技术、医疗技术等，都与我们的生活息息相关。夏天穿着化纤裤子会“粘”在腿上，冬天脱毛衣时，会听到“叭叭”的响声，肜塑料梳子梳头时，头发会跟着梳子跑，这些都是静电现象。通过摩擦的方式使物体带上电的现象叫摩擦起电。科学家经过大量的实验现象推知，自然界只存在两种电荷正负电荷，把丝绸摩擦过的玻璃棒带的电叫正电荷，把毛皮摩擦过的像胶棒带的电叫负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。思考：马路上行驶的汽车，尾部拖着一条嵌有金属的像胶带、大型的油罐车尾部拖着一条金属铁链。你知道是什么原因吗？3、宇宙探秘美丽的夜空，群星璀璨，令人浮想联翩好奇的人们不禁要问：星星离我们有多远，是什么东西构成的，它们有多亮，为什么相互之间不动，它们怎么来的，以后又会怎样？宇宙里真的还有人类吗？宇宙无边无际，现在我们估算出的星星超过万亿亿颗我们能够观测到的，最远可达150亿光年也就是说，那里发出的光要走150亿年才能到达地球，所以，我们看到的是它150亿年前的情况这样看来，天空就是一部历史宇宙是一个有层次的天体结构系统：人类对宇宙的认识是由近及远的，地球是太阳系中的一个行星，太阳系是银河系中无数恒星星系中的一员，而银河系仅仅是浩瀚宇宙中无数个星系、星系团的一个。太阳系与八大行星：太阳水星金星地球火星木星土星天王星海王星思考：“量天尺”的两个单位：天文单位（AU）、光年（l.y.）。地球和太阳之间的平均距离叫1AU，相当于光走500s，光在真空中行进一年的距离叫1 l.y.请算一算：1l.y.等于多少米？1AU等于多少米？【方法点睛】1、了解科学方法：（1）比较法：比较法是确定各种物理现象和过程之间的异、同点的思维过程。如：利用比较法认识正负电荷的规定与其之间的作用规律、摩擦起电的原因等。（2）归纳法：针对同一类物理现象或过程进行归纳，进一步揭示其本质特征，从而得出物理现象的本质。如通过大量的实验事实得出分子间有间隙、分子无规则运动等。（3）模型法：学习一种复杂的结构或一种较深的理论，可以把抽象为一个模型，如分子理论的建立、原子行星结构模型、宇宙在爆炸模型。（4）类比法：原子行星结构模型中，太阳类比原子核、行星类比核外电子；气球类比宇宙、小金属粒类比天体。2、利用物质结构模型解释生活中常见的现象人类探究物质结构的过程中，运用了许多的物理方法，其中最为人们熟悉的是“理想模型法”，即根据观察到的现象提出一种结构模型的猜想，再收集证据证实自己的猜想。人们了解到物质是由大量的分子组成的，分子体积很小，在通常的物体中含有的分子数很多；分子尽管很小，但它是运动的，它的运动也是肉眼观察不到的，但是大量分子的运动所产生的宏观现象则是可以表现出来的，比如扩散现象、温度的变化、物态变化等，都是由于大量分子不停地做无规则运动产生的；分子间存在着相互作用的引力和斥力，固体、液体很难压缩，可以说明分子间有斥力，固体、液体中的分子有间隙，但又不会分散开，而是聚合在一起保持一定的体积，这又说明了组成物质的分子间有引力。在用分子动理论解释日常现象时，要根据具体的情况进行分析，往往不同的过程中，表现的方式不同，我们解释的重点也不同。另外，在解释日常现象时，要注意语言的规范，要用课本中的物理语言，而不能用口语中一些不规范的说法。固体液体气体分子间距最小较小最大分子间作用力最大较大最小分子运动围绕某点振动在某一范围内运动除碰撞外，做匀速直线运动一定的形状有无无一定的体积有有无3、分子模型解释固体、液体、气体的性质【名题精讲】例1把100毫升酒精和100毫升水混合在一起，体积小于200毫升。这个现象说明( )A分子间有间隙 B分子是有质量的C分子间有力的作用 D分子是可以再分的【思路点拨】通过宏观上物体体积的变化来探究分子间是否有间隙，这种研究方法叫转换法，这也是研究微观现象最常用的方法。100毫升酒精和100毫升水混合在一起，体积小于200毫升，即两种液体混合后的总体积小于两种液体体积之和，说明分子间有间隙。例2下列现象中，不能说明分子在永不停息地做无规则运动的是（ ）A、室内扫地时，在阳光下看见灰尘在空中飞舞B、香水瓶盖子打开后，满屋充满香味C、卫生球放在箱里，过几天整个箱子充满了樟脑味D、把一块方糖投入一杯开水中，隔一会整杯水变甜了【思路点拨】物质是由分子组成的，组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，分子的运动我们的肉眼无法看到，但是分子的运动可以通过一些宏观的现象表现出来，例如扩散现象。香水瓶盖子打开后，满屋充满香味；卫生球放在箱里，过几天整个箱子充满了樟脑味；把一块方糖投入一杯开水中，隔一会整杯水变甜了，这些都是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。而在太阳光下扫地时，能看到尘土飞扬是一些小的灰尘颗粒的运动，不是分子的无规则运动。在日常的现象中，分子的无规则运动是无法通过眼睛直接看到的，我们只能通过一些宏观的现象来判断。因此，在解决这类问题时，如果能够看到颗粒的额运动，都不是分子的运动。解答：A。例3中国古诗意境优美，内涵丰富下面是一首完整的古诗，其中反映了“分子在不停地做无规则运动”这一物理事实的一句是（ ）A.绿树荫浓夏日长 B.楼台倒映入池塘 C.水晶帘动微风起 D.满架蔷薇一院香【思路点拨】分子动理论考查频率最高的知识点是“分子在不停地做无规则运动”，往往与文学的诗词成语相渗透。分子的运动我们的肉眼无法看到，但是分子的运动可以通过一些宏观的现象表现出来，例如扩散现象。解答：D。例4、春天梅花绽放的时候，距离梅花很远的地方就能闻到花的香味，这种现象说明了 ；夏天，雨后天晴，池塘里荷叶上的水珠随荷叶拂动而滚动不止，当两滴滚动的水珠相遇时，会汇合变成一滴较大的水滴，这说明： 。【思路点拨】分子间有相互作用的引力或斥力也是通过一些宏观看得见的现象来说明的。生活中闻到的味道、泡菜变咸等扩散现象，都能说明分子在不停运动着。而分子间有相互作用的引力或斥力，生活中也有很多例子，比如荷叶上两滴水珠靠得很近时，引力起主要作用，使它们结合在一起。解答：分子在不停地运动着，分子间有引力的作用。例5下列关于分子间作用力的说法中，正确的是（ ）A、一根铁棒很难被拉断，说明铁棒的分子间只有较大的引力B、液体很容易流动，这说明液体分子间只有斥力C、液体很难被压缩的主要原因是液体分子间只有斥力D、固体分子间的距离小，其分子作用力大【思路点拨】对分子间作用力的正确认识是本节的一个难点，也是理解固体、液体、气体分子特点的关键。希望同学们能够正确理解。本题是考查对分子间作用力的正确认识，分子间存在相互作用的引力和斥力，它们是同时存在的；它们都随分子间的距离的增大而减小，随分子间的距离的减小而增大；当分子间的距离大于分子平衡时的分子间的距离时，引力大于斥力，引力起主要作用，当分子间的距离小于分子平衡时的分子间的距离时，斥力大于引力，斥力起主要作用。解答：D例6下列关于摩擦起电的说法正确的是（ ）A、双手相互摩擦也可以使两手带电B、摩擦起电实质是把机械能转化为电能的过程C、相互摩擦的不同物质带等量的同种电荷D、毛皮与塑料棒摩擦后带正电是因为它得到了质子【思路点拨】解答此类题型，一要做到理解摩擦起电的原因和摩擦起电的实质；二要做到理解相互摩擦的不同物质带等量的异种电荷的原因。摩擦起电要求不同物质的原子核束缚电子的本领不同，原子核束缚核外电子能力弱的，它就会失去一些电子而带上正电，原子核束缚电子能力强的，它就得到等量电子而带上负电。所以相互摩擦的不同物质总是带等量的异种电荷，正电荷集中在原子核的质子上，不能自由移动。摩擦起电实质是核外电子的转移。从能量转化角度看，是机械能转化为电能的过程。解答：B例7 在探索微观世界的历程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由( )A质子和电子组成的B质子和中子组成的C原子核和核外电子组成的D原子核和中子组成的【思路点拨】由原子的核式模型知识即能选择正确答案。解答：C例8原子核是由下列哪组粒子组成的 ( ) A、质子和电子 B、质子和中子 C、中子和电子 D、质子、中子和电子【思路点拨】本题考查对微小粒子的结构层次的了解。即分子由原子组成，原子由原子核与电子组成，而原子核又是由质子和中子组成。其实不仅要了解它们的层次结构，了解它们的带电性，还应知道它们的发现人。解答：选D例9如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。由此图提供的信息可知：原子是由原子核和核外的 组成的；原子核内的质子和中子 (选填“有”或“没有”)更精细的结构。【思路点拨】本题用层次分明的图示方法显示物质结构的层次性，原子是由原子核和核外电子组成，原子核是由中子和质子组成，中子和质子也不是构成物质的最小微粒，它们又是由夸克这种微粒构成。不要错误的认为质子和中子是最小的微粒。夸克是不是最小的微粒呢？要有未来的科学实验事实去证实了。解答：电子，有。例10关于宇宙大爆炸，下列说法中正确的是（ ）A宇宙起源于一个比较稳定的“原始火球”。B“原始火球”的爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间。C“原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应升高。D 大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的密度无限大，但温度不是很高【思路点拨】正确理解宇宙大爆炸学说的相关内容是解决此类题的关键。此题需要了解宇宙大爆炸学说的相关内容，模糊不清的很可能选错。原始火球是极不稳定的；爆炸后宇宙膨胀，但温度相应降低；原始火球的密度和温度都高得无法想像。解答：选B例11把两块纯净的铅压紧，它们会结合在一起，而两块光滑的玻璃贴在一起，不会合成一块的原因是（ ）A、玻璃的分子间不存在引力 B、玻璃的分子间距离太大，没有力的作用C、 玻璃太硬，斥力大于引力 D、 以上说法都不对【思路点拨】分子间的相互作用力的大小与分子间的距离有关，与其他因素无关，所以选项A、C都错。之所以不合成一块，是由于两块玻璃接触面间的分子距离太大，分子间作用力太小的缘故，而选项B没有指明是什么位置的分子间的距离大，所以B选项错，只能选D。分子间的相互作用力的大小与分子间距离有关，与其他因素无关。当分子间距离为某一距离r0时，引力等于斥力分子处于平衡状态；当分子间距离较大时，引力起主要作用；当分子间距离较小时，斥力起主要作用；当分子间距离大于分子直径10倍以上时，分子间作用力十分微弱，可以忽略不计。解答：D例12用带正电的物体去接触不带电的验电器，验电器的金属箔片张开的原因是验电器（ ）A、得到电子带负电 B、得到质子带正电 C、失去电子带正电【思路点拨】解答此题关键是抓住物体带电的实质是电子的转移，而不是质子的转移。物体带电的实质是电子的转移，而不是质子的转移。物体带负电是由于得到多余的电子，当与验电器接触时，这些多余的电子就会转移到验电器上，验电器因得到电子而带负电。物体带正电是由于失去电子，当与验电器接触时，验电器上的电子就会转移到带正电的物体上，因此验电器就会因失去电子而带正电。解答：C例13有三个通草球，用细线把它们系好后两两靠近，发现它们都相互吸引，则下面说法正确的是（ ）A、这三个通草球都不带电 B、这三个通草球都带电C、只有一个通草球带电 D、 只有一个通草球不带电【思路点拨】本题考查物体带电的概念及电荷间相互作用规律。根据题意进行合理的推想，得出正确答案。因为带电体有“吸引轻小物体”的性质，又有“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”的相互作用规律，所以题设任何两个通草球靠近都相互吸引有两种可能：一是两球带异种电荷；二是一球带电，一球不带电。如果三个小球都带电，则必有两个球带同种电荷，这两个球只能相互排斥，所以不合题意，因此只有一种情况：其中两球带异种电荷，而另一个球不带电。解答：D【竞赛扩展】 1、扩散现象：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。分子太小不能用肉眼直接观察到，物理上通过扩散现象说明分子是不停地运动着的，分子间存在着空隙。它不仅说明液体分子、气体分子可以发生扩散现象，固体分子也能发生。把磨光的金片和铅片紧压在一起，放置5年后会互相进入对方1mm。2、谱线“红移”自发现“多普勒效应”后，天文学家哈勃观测到谱线“红移”现象，得出星系远离我们而去，这也是大爆炸宇宙模型理论提出来的依据之一。3、反日华在飞机上，天文学家法兰向窗外观察时发现了这个漂亮的大气现象，称为“反日华”这是一种发光，出现在太阳的反方向除了在飞机上，这种又称为“宝光”“佛光”或是“布罗肯奇景”的现象，偶而也出现在山顶上当种种条件吻合时，在太阳的反方向，我们会看到巨大的影子，周围环绕着光晕当然，巨大的影子是观测者本身在上面的照片中，影子则是飞机产生日反华的原因十分复杂简单来说就是，空气中小水滴反射、折射及分光太阳光线所形成的现象这种现象在天文上有相对应的例子，日照，就是从地球上往太阳相反的方向会看到一个亮点4、草帽星系 为什么草帽星系看起来像一顶帽子呢？理由包括草帽星系由数十亿颗年老恒星所聚成的巨大中央银核，以及一个几乎正好侧对着我们的黝黑而明显的尘埃带仔细检视上面影像中的银核，可以发现许多光点，它们实际上是球状星团草帽星系又称为 M104 ，它壮观的尘埃带拥有许多亮星，而且具有许多天文学家并不完全了解的细微结构草帽星系的中心在所有电磁波波段都很明亮，因此一般认为那儿藏着一颗大质量黑洞草帽星系位在黄道的室女座内，用小型望远镜就能看见这团约在五千万年前发出的光【名校直达】1（08镇江市）镇江山清水秀，文化底蕴丰厚，以下描绘能说明分子在作无规则运动的是（ ） A塔影湖，湖面波光闪烁 B南山林，林中雾霭弥漫 C恒顺醋，醋香阵阵扑鼻 D锅盖面，面汤上下翻滚2、（08常州市）下列现象中，能说明分子在做无规则运动的是（ ） A春天：春江水暖鸭先知 B夏天：满架蔷薇一院香 C.秋天：数树深红出浅黄 D冬天：纷纷暮雪下辕门3、（08淮安市）下列现象中，能用分子热运动知识来解释的是（ ） A春天，柳絮飞扬 B夏天，荷花飘香 C秋天，落叶飘零 D冬天，雪花飘飘 4、（08南通市）下列说法中正确的是（ ）A吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在引力 B尘土飞扬，说明分子在不停地运动C弹簧能够被压缩，说明分子间有空隙D糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子的热运动越剧烈5、（08柳州市、北海市）下列说法正确的是（ ） A扩散现象只发生在气体之间，不会发生在固体和液体之间 B液体和气体分子问有间隙，固体分子间没有间隙 C南极的冰山温度很低，没有内能 D分子之间存在引力和斥力6、（08成都市）对下列常见现象的解释正确的是（ ）A物体热胀冷缩，是因为分子的大小随温度的变化而改变B破镜难圆，是因为分子间有排斥力C花香四溢，是因为分子在不停地运动 D水往低处流，是因为分子在不停地运动7、（08黄石市）如图3所示的各种现象中，能用来说明分子间存在引力的是（ ）8、（08浙江衢州市）图甲是卢瑟福用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，卢瑟福的这一研究过程是个（ ）A.建立模型的过程 B.得出结论的过程 C.提出问题的过程 D.验证证据的过程9、（08成都市）原子结构与下列事物结构最相似的是（ ）A蛋糕B面包C地球D太阳系10、（08广东省江门市）同种元素的粒子尺度由小到大排列的是（ ）A原子核、质子、电子B质子、原子核、原子C质子、原子核、中子D原子、原子核、质子11、（08徐州市）一百多年来，科学家们一直在微观世界领域不懈地探索着。下列微粒按空间尺度从大到小排列的顺序是（ ）A分子 夸克 质子 电子 B分子 原子核 质子 夸克C原子核 电子 质子 分子 D分子 原子 电子 原子核12、（08无锡市）下列关于分子和原子的说法，正确的是（ ）A原子是不可再分的最小粒子 B分子是不可再分的最小粒子C原子结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核D分子结构与太阳系十分相似，它的中心是原子13、（08连云港市）下列说法正确的是（ ）A“破镜难重圆”是因为固体分子间只存在着排斥力B宇宙大爆炸理论认为宇宙诞生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨胀C在空调房间吸烟时，会看到烟雾在空中弥漫，这是分子的无规则运动D原子核内质子所带的正电荷数与中子所带的负电荷数相等，所以平常物体不带电14、（08南京市）小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（ ）A雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动B宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心C将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间有吸引力D电子的尺度比原子的尺度大15、（08宿迁市）关于粒子和宇宙的说法正确的是（ ）A汤姆生发现电子说明原子是可分的B扫地时尘土飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动C大到天体、小到微观粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙的中心D把10毫升酒精和10毫升水混合在一起，体积等于20毫升16、（08盐城市）微观粒子与宇宙天体有很多相似之处。下列说法中错误的是（ ） A原子结构与太阳系结构很相似 B宇宙天体、分子都在永不停息的运动C天体之间、分子之间都存在相互作用力 D宇宙天体、分子的运动都没有规律17、（08浙江义乌市）下列有关太阳系的叙述中，正确的是（ ）A太阳是宇宙中唯一能发光的天体 B月球是地球上能看到的最亮的行星C哈雷彗星是太阳系的成员之一 D地球是太阳系中最大的行星18、（08浙江嘉兴市）自身引力太小，不同清楚其所在轨道附近的天体等原因，冥王星在太阳系中“大行星”的地位一直受到争议。2006年8月24日，国际天文学联合会通过投票表决定，把冥王星降级为“矮行星”。下列对于冥王星降级的原因分析，正确的是（ ）A质量太小 B距离太阳太远 C自身不会发光 D没有围绕太阳公转19、（08徐州市）煤矸石是在地下长期和煤共存的石头，其中渗入了一定量的煤，这一现象可以说明分子 。20、（08福州市）建筑、装饰、装修等材料会散发甲醒、苯等有害气体而导致室内空气污染成为头号“健康杀手”。此现象表明分子在承不停息地做无规则 .21、（08无锡市）小明为了研究液体的扩散现象，先在量筒里装一半清水，再在水下面注入硫酸铜溶液。如图所示，是小明观察到的溶液在“实验开始时”、“静放10日后”、“静放30日后”所呈现的现象，其中 (选填标号