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16.1 探索微觀世界的歷程課件(共25張PPT)2024-2025學年物理北師大版(2024)九年級全一冊

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  1. 二一教育資源

16.1 探索微觀世界的歷程課件(共25張PPT)2024-2025學年物理北師大版(2024)九年級全一冊

資源簡介

(共25張PPT)
16.1 探索微觀世界的歷程
我們生活在遼闊的宇宙中,宇宙到底有多大?又是由什么東西組成?空氣到底由什么物質組成?
新課導入
1、知道宇宙是由物質組成的,物質是由分子和原子組成的。
2、了解固態、液態、氣態的分子組成特點。
3、知道原子的核式結構模型。
4、大致了解物質世界從微觀到宏觀的尺度。
5、知曉納米科學技術及納米材料的應用和發展前景。
學習目標
德謨克利特(約公元前460—約公元前370)
“正像綠墻是由樹干和枝葉組成似的,大自然的萬物都由看不見的微小粒子——原子構成。原子不能消失,但也不會無中生有。”
——德謨克利特
思維的火花
走向科學
新知講解
思維的火花

正因為古希臘學者的“原子論”思想缺少科學實驗基礎,所以在“物質是由什么構成”的爭論中,長期以來它并不占上風。
直到17世紀下半葉和18世紀, 以玻意耳(Robert Boyle, 1627一1691) 和道爾頓(John Dalton,1766一1844)為代表的科學家才復活和確立了原子論。
道爾頓
走上科學

他們研究和測量了大量物質的化學反應,發現并確認了如下事實:
1.多數物質可由其他物質通過化學反應合成,這些物質稱為化合物;
2.一些物質不能由其他物質通過化學反應來合成,這些物質稱為單質,也稱為元素;
3.對應各種元素,存在著各種原子,元素的差異就在于它們的原子是不相同的。原子是元素保持化學性質不變的不可再分的最小單元。
從此,原子論從模糊不清的思辨性見解走向了植根于精確實驗測量的自然科學的軌道。
1811年, 意大利科學家阿伏伽德羅(Amedeo Avogadro, 1776一1856) 指出,無論化合物還是單質,它們一般并不是直接由原子組成的,而是由幾個原子相結合的分子構成的。單質的分子由同種原子構成,化合物的分子由兩種或兩種以上原子構成。
現在我們知道,無論是有生命還是無生命的常見物質,都由分子、原子組成。
用場離子顯微鏡拍攝的鎢針針尖上的原子圖樣
DNA分子結構
1cm3的水中含有3.34×1022個水分子。一個水分子的質量約為3×10-26kg。最小的分子只有10-27kg,其尺度相當于一根頭發絲直徑的十萬分之一。
組成生命的基本組元DNA分子含有幾百萬個原子。
原子真的不能再分嗎?
19世紀下半葉,人們研究稀薄氣體放電現象時發現,當放電管內氣體足夠稀薄時,陰極就發射出一種射線,稱為陰極射線.
陰極射線管
揭開原子的“面紗”

電子的發現
1897年,英國的物理學家湯姆孫發現,陰極射線在電場或磁場的作用下可發生偏轉,方向與帶負電的粒子相同,表明這是一種帶負電的粒子流,后來人們稱這種粒子為電子.
陰極射線偏轉現象
電子的發現,打破了原子不可分的概念,是人類對物質結構認識上的一次飛躍.并掀起了新一輪探索物質微觀結構的熱潮.湯姆孫因此獲得了1906年的諾貝爾物理學獎.
湯姆孫(1856-1940)
為了探索原子結構,人們用已知粒子轟擊薄金屬箔,它們會與金屬原子作用發生偏轉.通過觀察這種偏轉情況可以獲得原子內部信息,這種實驗叫散射實驗.
1909~1911年,英國物理學家盧瑟福等人進行了α粒子散射實驗.
盧瑟福的實驗讓人們認識到原子雖小,里面卻十分空曠,如果我們將原子放大成直徑上百米的足球場,在其中央有一顆稱為原子核的小米粒,其直徑不到原子直徑的萬分之一,而它的質量卻占整個原子質量的99.94%以上.
盧瑟福(1871-1937)
原子內部
1919年,盧瑟福用粒子轟擊氮核,得到了帶正電的質子,1932年,他的學生查德威克不帶電的中子.
對原子的探索
人們此時認為,電子、質子和中子就是構成世界的基本單元,稱它們為基本粒子.可后來人們很快從實驗中發現了更多微觀粒子.質量介于質子和電子之間的稱為介子;大于質子稱為超子.
探索未有窮期

1964年,美國物理學家蓋爾曼在費米、楊振寧、坂田昌一的研究基礎上,提出了質子、中子、介子、超子等都是由三種基礎粒子組成,它們分別稱為上夸克、下夸克、奇異夸克.科學界把這一模型稱為夸克模型.蓋爾曼因此獲1969年物理學獎.
蓋爾曼
丁肇中
丁肇中和里克特在1974年又發現了一種稱為J/Ψ的粒子.后來又相繼發現了底夸克和頂夸克。至今我們已經知道共有6種夸克。
里克特
物理學中,原子、原子核及其更深層次的客體統稱為微觀粒子,簡稱粒子.由圖可知它們尺度都小于 10-9m .
1納米是10-9m,納米科技指的是在納米尺度上了解和控制物質時,發現的新現象,發明的新技術.
納米科技:從幻想到現實

納米科技的思想源自于美國物理學家費恩曼的一次演講.
1986年發明的掃描隧道顯微鏡使觀察和操縱原子變為了現實.IBM公司與中國科學院也分別于1990年和1999年展示了原子的操縱技術.
納米技術是20世紀90年代出現的一門新興技術,它是在0.10至100納米(即十億分之一米)尺度的空間內,研究電子、原子和分子運動規律和特性的嶄新技術.
1.納米氧化鈦
納米鈦可耐腐蝕,用其涂覆的物品既能耐沸水,又能在海水中浸泡10年不損,它還有神奇的自我修復能力,可作為金屬、非金屬材料通用的修補劑.
納米技術的應用
鈦納米聚合物涂料管
納米零件
納米薄膜
2.其它納米應用
納米牛仔褲
1.原子核是由 和 組成的,
其中 帶正電, 不帶電,所以原子核帶 .
質子
中子
質子
中子
正電
當堂檢測
2.關于一些微觀粒子的發現或提出,下列說法正確的是( )
A. 湯姆孫發現了電子
B. 盧瑟福用α粒子從氦原子核中打出了質子
C. 查德威克提出夸克的設想
D. 蓋爾曼發現了中子
A
3.下列實例中,利用納米材料特殊作用的是( )
A. 為了裝飾,在墻壁上涂刷了“立邦”漆,漆能吸附在墻上
B. 用膠水可以把兩張紙粘在一起
C. 用納米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎,具有一定的塑性
D. 小雨天氣,羽絨服裝不易被雨水淋濕
C
1.無論有生命還是沒有生命的常見物質,都是由分子、原子組成的。
2.原子是由電子和原子核組成的。原子核是由質子和中子組成的。
3.至今已經知道的六種夸克為:上夸克、下夸克、奇異夸克、底夸克、頂夸克,以及粲夸克。
4.納米科技將會帶來一場新的技術革命。
課堂小結

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