第十一章 小粒子与大宇宙（解析版）

第十一章小粒子与大宇宙（帮课堂）（解析版）【学习目标】1.知道物质是由分子和原子组成的，了解原子的核式模型，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.大致了解人类探索太阳系及宇宙结构的历程，并认识到人类对宇宙的探索将不断深入。3，对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。4.能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动。初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。5.能举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道世界处于不停的运动中。【知识导图】【基础知识】知识要点一、走进微观1.自然的尺度：宇宙的大尺度、我们眼前看到的是尺度是宏观尺度，不能用肉眼直接看到的是微观尺度。2.物质的组成：通常，物质是由分子或原子组成的。3.微观粒子：（1）分子由单个原子组成，“单原子分子”；分子由多个原子组成，“多原子分子”。（2）原子核式结构模型：原子的中心叫原子核，原子核周围有电子。（3）原子核的结构：质子和中子，质子带正电，中子不带电。①1897年，英国物理学家汤姆孙发现电子。②1911年，卢瑟福在成功地进行了a粒子的散射实验后，提出了原子核式结构模型。原子的中心有一个原子核，带正电，占很小的体积，但其密度很大，几乎集中了原子的全部质量。带负电的电子在不同的轨道上绕原子核运动，就像地球绕太阳运动一样。③20世纪初，科学家们在探索物质结构的历程中，相继发现了原子核可以释放出质子和中子，质子带正电，中子不带电。由此知道了原子核是由质子和中子组成的。（4）20世纪60年代，科学家发现质子和中子都是由被称为“夸克”的更小的粒子组成。（5）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。借助于不断完善的粒子加速器，又发现了μ子、π介子、K介子、A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。知识要点二、看不见的运动1.分子的热运动：（1）通常，物质是由大量分子构成的，分子间有空隙；如：水与酒精混合后总体积变小。（2）分子在永不停息的做无规则运动；温度越高，分子无规则运动越剧烈。（3）分子间不仅存在吸引力，而且还存在排斥力。吸引力：铅块挤压吸引；拉断铁丝比棉线难；两滴水银靠近会自动结合成一滴。排斥力：固体、液体很难被压缩。2.物质中的分子状态:物质状态分子间距分子间作用力特征固体比较小比较强有体积和形状，不能流动。液体比较大较弱有体积，无形状，能够流动。气体更大更弱无体积，无形状，能够流动。要点诠释：1.不同物质内部分子间空隙的大小不同；同种物质在不同情况下分子间的距离也会不同，比如温度、压强等的变化，都会影响分子间的距离。2.物体的温度越高，分子的运动越剧烈。由于分子的运动与温度有关，所以分子运动又称为热运动。3.分子相互作用的情况与分子间距离的大小有关。当分子间的距离等于10－10m时，这个距离称为分子间的平衡距离，此时，分子间的引力和斥力相等；当分子间的距离小于10-10m时，斥力起主要作用；当分子间的距离大于10－10m时，引力起主要作用；当分子间的距离大于分子直径10倍时，分子间的作用力就变得很小。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力的变化比引力的变化快。知识要点三、探索宇宙1.探索的历程：（1）托勒玫“地心说”。（2）哥白尼“日心说”。（3）牛顿“万有引力定律”。（4）人造卫星的发射，人类进入太空。2.浩瀚的星空：（1）太阳系：太阳、八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星。（2）银河系：银河系中有非常多像太阳这样的恒星。离地球最近的恒星是半人马座的比邻星。（3）宇宙中还有很多像银河系这样的星系。要点诠释：太阳系处于银河系的边缘，太阳系由八大行星和太阳组成，八大行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，月亮是地球的卫星，不是太阳系中的行星。10ml的水和10ml的酒精混合，混合后的总体积小于20ml。这种现象用微观的分子理论分析，该现象说明了和。小朋友们喜欢“吹泡泡”游戏，五光十色的肥皂泡弹性好，不易破，这是分子间的起了作用。【答案】分子间存在间隙；分子不停地做无规则运动；引力【解析】组成物质的分子间存在间隙，10ml的水和10ml的酒精混合，水与酒精分子不停地做无规则运动，彼此进入对方分子间的空隙，因此混合后的总体积小于20ml；组成物质的分子间存在相互作用的引力，肥皂泡分子间在分子间引力作用下结合在一起，因此五光十色的肥皂泡弹性好，不易破。关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（）A.分子间只存在吸引力，没有排斥力 B.分子在永不停息地运动着C.在中子、氯原子和水分子中，水分子最小 D.宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心【答案】B【解析】分子间同时存在斥力和引力，A选项错误。一切物质的分子都在不停地进行无规则运动，B选项正确。在中子、氯原子和水分子中，水分子最大，氯原子其次，中子最小，C选项错误。宇宙是一个有层次的天体结构系统，宇宙没有中心。【作业帮】1．绕着原子核高速运动的粒子是A．质子 B．中子 C．电子 D．原子【答案】C【解析】绕着原子核高速运动的粒子是电子2．下列关于分子动理论的说法错误的是A．将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，下面吊一个钩码都不能把它们拉开，说明了分子间存在引力．B．雾霾（PM2.5）在高温天气容易消散，这是因为温度越高，分子运动越剧烈C．人们通常以10-10m为单位来度量分子D．把两块光滑的玻璃贴紧，它们不能吸在一起，原因是两块玻璃的分子间距离太大．【答案】B【解析】A、将两个铅柱的底面削平、削干净、然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开，说明了分子之间存在吸引力，故A正确；B、温度越高，分子运动越剧烈，但雾霾（PM2.5）仍属于宏观的物体，比分子还是大得多的，雾霾的消散主要靠大气环流的影响，与温度关系不大，故B错误；C、分子的体积很小，分子直径一般在10-10m级别，所以用10-10m为单位来度量分子，故C正确；D、从分子的间距来看，把两块光滑的玻璃贴紧，它们不能吸在一起，原因是两块玻璃的分子间距离依然太大，不会产生引力，故D正确．故选B．3．市教育局明确要求全市所有中小学均为无烟学校，各学校会议室里均张贴了如图所示的标志，这主要是考虑到在空气不流通的房间里，只要有一个人吸烟，其他人都在被动吸烟，这是因为（）A．物质是由分子组成的 B．分子之间有作用力C．分子之间有间隙 D．分子在不停地运动【答案】D【解析】题意说只要有一个人吸烟，其他人都在被动吸烟，即一人吸烟后，烟分子会充满整个房间，其他人会呼吸到烟分子，说明烟分子在不停地运动．答案选D。4．两个杯子中分别盛有质量相同的冷水和热水，向其中分别放入同样的糖块，经过一段相同的时间（两杯中的糖块都还没有全部溶解），品尝杯中的水，发现热水更甜一些，其原因是A．温度越高分子做无规则运动的速度越快 B．温度越低分子做无规则的速度越快C．分子做无规则运动速度与温度无关 D．只有在热水中分子才做无规则运动【答案】A【分析】分子动理论：物质是由分子组成的，分子永不停息的做无规则运动，温度越高，分子无规则运动的速度越快，据此进行分析．【解析】两个杯子中分别盛有质量相同的热水和冷水，向其中分别放入同样的糖块，经过一段时间后，则热水杯中的水更甜，这是因为温度越高，分子运动的越剧烈，故A正确．故选A.5．如图是用来说明原子内部结构的示意图．由图可知：原子核是由中子和质子组成，而原子是由什么组成电子和中子

B．质子和电子

C．夸克和电子

D．电子和原子核【答案】D【解析】由图可知：原子是由原子核和核外电子组成，原子核又是由中子和质子组成．故选D.6．人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期．以下是科学家及提出的原子结构假设模型(如图所示)，其中符合原子结构模型建立先后顺序的是()A．①→②→③ B．③→②→① C．①→③→② D．③→①→②【答案】D【解析】1803年道尔顿提出的第一个原子结构模型：实心模型；1904年约瑟夫·约翰·汤姆逊模型原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”；1911年卢瑟福提出行星模型：原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。故选D。7．将2个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体（ρ二氧化氮>ρ空气）的玻璃瓶口对口对接，中间用玻璃板隔开．抽开隔板后，通过观察瓶内颜色变化推断气体分子是否作无规则运动．对于玻璃瓶的三种放置方法（如图所示），四位同学判断正确的是A．小华认为a图放置最不合理B．小夏认为b图放置最不合理C．小梦认为c图放置最不合理D．小满认为三种放置方法都不合理【答案】B【解析】为了推断气体分子是否作无规则运动设计实验要具有说服力，将2个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体（ρ二氧化氮>ρ空气）的玻璃瓶口对口对接，中间用玻璃板隔开．因ρ二氧化氮>ρ空气，为能够说明气体不是对流或气体流动引起的瓶内颜色变化．所以a图放置最有说服力，而b图因为密度大的在上，密度小的在下，最不合理．故答案选B．8．在近代原子学说的发展过程中,有下列观点:①物质都是由原子构成的;②原子都是实心球体;③正电荷均匀分布在整个原子内．1911年卢瑟福用带正电的α粒子轰击原子,发现多数α粒子穿过后仍保持原来的运动方向,但有极少数α粒子发生了较大角度的偏转,如图所示．分析实验结果,可以否定上述观点中的()A．①② B．①③C．②③ D．①②③【答案】C【解析】用带正电的α粒子轰击原子，发现多数α粒子穿过后仍保持原来的运动方向，说明带正电的原子核周围有较大空间，因此原子不是实心球体，故②符合题意；极少数粒子发生了较大角度的偏转，说明正电荷分部在原子核上，较大空间内是没有带正电的粒子，故③符合题意；该实验与物质是由原子构成的没有任何关系，故①不符合题意；故C符合题意．9．在夸克、原子核、原子、质子四种粒子中，其空间尺度最小的是_____．【答案】夸克【分析】原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子的中子由夸克组成，据此即可解答．【解析】原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子的中子由夸克组成，所以，在夸克、原子核、原子、质子四种粒子中，其空间尺度最小的是夸克．10．“八月桂花香”这句话的物理含义指这是一种_____现象，说明气体的分子在_____．【答案】扩散现象不停地做无规则运动【分析】一切物质的分子都在不停地做无规则运动，据此即可解答．【解析】由分子动理论知道，一切物质的分子都在不停地做无规则运动．“八月桂花香”是指人们能闻到香味，这是由于花的分子不断运动，向四周扩散，这种现象说明了一切物质的分子都在不停地做无规则运动．11．古人通过观察和猜想，建立了不同的宇宙模型，近代波兰科学家哥白尼提出以______为中心的宇宙模型，简称“日心说”，这个观点在今天看来是______（正确/错误）的。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是______。【答案】太阳错误宇宙【解析】[1]日心说，也称为地动说，是关于天体运动的和地心说相对立的学说，它认为太阳是宇宙的中心，而不是地球。[2]太阳是太阳系的中心，而并非宇宙的中心，所以这个观点在今天看来是错误的。[3]尺度从大到小排序依次是宇宙、银河系和太阳系，所以最大的是宇宙。12．证明液体、气体分子做杂乱无章运动的最著名的实验是英国植物学家布朗发现的布朗运动.1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浊液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度都改变很快，不会停下来．这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击受力不平衡，从而表现出无规则运动的情况．(1)布朗运动________分子运动．A．是

B．不是(2)布朗运动实质上反映了________分子的运动．A．水

B．花粉

C．空气(3)请设计出使布朗运动加快的一种方法．________.【答案】BA对液体加热【解析】(1)[1]1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着魔似的不停地运动，所以说布朗运动是花粉小颗粒的运动，不是分子运动。(2)[2]布朗运动的实质是反映了水分子的运动，是无规则的，故选A。(3)[3]水的温度越高，分子的运动速度越快，所以可以对液体加热。13．小明为了研究分子动理论的知识，进行了几个实验：（1）图1实验