最新沪科版八年级物理下册第十一章小粒子与大宇宙PPT

第十一章 小粒子与大宇宙 第一节 走进微观 导入新课 我们生活在辽阔的宇宙中，宇宙到底有多大？又是由什么东西组成？空气到底由什么物质组成？今天我们就开始学习。 新课讲授 一、自然的尺度 浩瀚的星空 远飞的大雁 用电子显微镜观察到的病毒 从无限的宇宙到微小的基本粒子，物质以各种各样的形态展现着，宇宙及微观领域到底有多大呢？ 目前，人类能观测到的空间最远已到达 10 26 m 的宇宙深处。 在人们不能直接看到的世界里，例如：细胞、病毒、分子、原子 …… 目前科学家的研究已深入到了 1 0 -15 m 的微观领域。 我们周围的一切，包括有生命的和无生命的，都是物质，那么物质是由什么组成的呢？ 二、物质的组成 古希腊人认为宇宙万物由 水、火、土、气 组成，称为“四元素说”。 1 、四元素说 我们的祖先认为宇宙万物由金、木、水、火、土组成，称为“五行说”。 2 、五行说 3 、分子说 从实验中发现，自然界中确实存在着保持物质化学性质不变的最小微粒。 1811 年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它命名为 “分子” 后来， 人们又发现分子也有结构，它们是由 原子 组成的。 (1) 分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 (2) 物质组成 硅表面的硅原子排列的图像 物质是由分子或原子组成的 。现代科技可以使人们观察到构成物质的分子或原子。 DNA 生物大分子结构的示意图。 信息窗 氢分子是最小的分子，其尺度相当于一根头发丝直径的十万分之一，质量只有 10 -27 kg 左右。 每个组成生命的基本组元 DNA 分子都含有几百万个原子。 1 cm 3 的水中就含有 3.34 x 10 22 个水分子；一个水分子的质量只有 3×10 -26 kg 。 分子质量很小 你流的 一滴汗 里，大约有 1×10 27 个水分子。 分子数目很多：一滴水里含有 1.5 万亿亿个水分子 , 如果每人每分钟数 100 个则需要 9000 年。 干旱的田龟裂为土块，土块可碎成细泥，细泥又碎为沙尘，沙尘还能继续分裂吗？ 交流与讨论 能继续分裂；因为物质是由分子组成的，分子还可以继续再分。 三、微观粒子 大约在 2400 年前，古希腊哲学家德谟克里特把组成物质的微粒叫原子， 19 世纪初 , 英国科学家道尔顿证明了原子的存在。 1 、单原子分子 有的分子由单个原子组成 , 叫做“单原子分子”。 分子分为：单原子分子和多原子分子。 绝大多数分子 由 多个原子组成 , 叫做多原子分子。例如，水分子是多原子分子，它是由 两个氢原子和一个氧原子 组成的。 水滴 氢原子 氧原子 氢原子 2 、多原子分子 19 世纪 70 年代，人们通过对气体放电现象的进一步研究，发现了阴极射线。 3 、电子的发现 1897 年， 英国物理学家汤姆孙发现 阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成，这种粒子就是“ 电子 ”。 4 、原子核式结构模型 1911 年，卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型。 散射实验 原子的中心叫原子核，带正电，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着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样。 原子核式结构模型 原子核式结构模型 5 、原子核组成 原子 原子核 质子 中子 电子 20 世纪初，科学家相继发现原子核可以释放出质子和中子， 原子核是由带正电质子和不带电中子组成的。 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。 20 世纪中叶，人类为了探索微观世界的奥秘，制造了各种类型的加速器，你能说出又发现了哪些粒子吗？ 直线重离子加速器 发现了 μ 子、  介子、 к 介子、 Λ 超子、 Σ 超子、  子等 1 、我们周围的空气、鲜花、树木、动物、水和石头等都是 。 2 、我们周围的一切物质都是由 或 组成的。 物质 分子 原 子 课堂练习 3 、 19 世纪初英国科学家道尔顿证明了 __________ 的存在； 1897 年英国物理学家汤姆孙发现了 __________ ； 1911 年卢瑟福在进行 α 离子散射实验后，提出了 _________________ 模型。 原子 电子 原子的核式结构 4 、任何物体都能分割为极小的微粒，这是物质的可分性，如将一块糖进行若干次对分，但要保持其独特的甜味，可分为最小的微粒是 ( ） A. 分子 B. 原子 C. 一定数目分子的微小微粒 D. 糖粉末 A 5 、天空中数不清的星体，如太阳、月亮等，这些都是物质。关于构成物质的最小粒子，以下说法正确的是（ ） A.  物质是由分子组成的，分子是不可分割的最小粒子 B.  分子是由原子组成的，原子是不可分割的最小粒子 C.  原子是由原子核和电子组成的，原子核是不可分割的最小粒子 D.  人类对微观粒子的认识，会随着科技的发展而不断深入，永无止境 D 6. 下列选项中，由同种分子或原子组成的是（ ） A. 黄金、空气、水 B. 黄金、铁、铜 C. 水、酒精、油 D. 冰、水、水蒸气 D 课堂小结 （一）物质的组成 1 、分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 2 、物质是由分子或原子组成的 （二）微观粒子 1 、分子分为：单原子分子和多原子分子。 2 、汤姆孙发现电子。 3 、原子核式结构模型 原子的中心叫原子核，带正电，带负电的电子在不同的轨道上绕着原子核运动。 4 、原子核是由带正电质子和不带电中子组成的。 第十一章 小粒子与大宇宙 第二节 看不见的运动 思考：我们打开一盒香皂、一瓶香水，很快就会闻到香味，这是为什么？ 情境引入 我们知道物质是 由大量分子构成 的，你还想知道 什么？ 物质的分子是如何排列的？ 分子是否运动？ 分子之间是否有力的作用？ 你们的猜想是什么？ 固体、液体的分子可能是一个挨一个的挤在一起，气体分子之间有间隙。 固体的分子可能是静止不动的，而液体和气体具有流动性，它们的分子可能是运动的。 分子之间有引力的作用，要不然就不会构成物质。 新知探究 一、分子间有间隙 将机油装入一个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。 结果钢筒“流泪”了，也就是说机油从钢筒里渗透出来。说明固体分子间也存在间隙。 分子之间有间隙 分子是运动还是静止的？ 二、分子是运动的 气体分子的运动 将 2 个分别装有空气和红棕色二氧化氮的玻璃瓶口对口连接， 中间用玻璃板隔开，将 2 个采用 3 种放置法，如图所示，当把中间 的玻璃板抽掉后，仔细观察所发生的现象，你看到了什么？ 在一杯水中滴入蓝墨水，观察所发生的现象， 你发现了什么？ 液体分子的运动 一切物体的分子都在不停地做无规则的运动 不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做 扩散 。 是什么力使得两块铅块结合在一起？ 实验观察 1 实验观察 2 气体被压缩时都会产生“抵抗”，要是压缩液体和固体呢？ 实验观察 3 测力计的示数为什么会变大？ 三、分子间存在相互的作用力 分子之间既有引力又有斥力，当分子之间的距离比较大时，分子之间的作用力表现为引力；当分子之间的距离比较小时，分子之间的作用力表现为斥力。物体很难被拉开，说明分子间存在引力；物体很难被压缩，说明分子间存在斥力。 固体、液体、气体 物质的宏观特性和微观 描述 固体分子间距 液体分子间距 气体分子间距    分子间距决定了分子间的作用力，从而决定了固体、液体和气体的特征。   气体分子之间的距离就很远，彼此之间几乎没有相互作用力。 常见的物质是由分子、原子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。   分子的世界我们无法观察，但是却能通过实验，得到分子在运动和分子间存在作用力的事实， 通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，这是物理学中常用的方法。 1 ．分子动理论的初步知识 2 ．物理方法小结 分子动理论 固态 液态 气态 四、物质中的分子状态 1 、“墙内开花墙外香”主要涉及的物理知识是 。 2 、扩散现象既可以在 间发生，也可以在 中发生，还能够在 中发生。 3 、当红墨水分别滴入热水和冷水中时，可以发现热水变色比冷水快，这说明温度越高，水中大量分子的热运动 。 气体扩散 气体 液体 固体 越剧烈 课堂练习 4 、下列现象中能说明“一切物质的分子都在不停 地 做 无规则运动”的是（ ） A 、在房间里喷洒一些香水，整个房间会闻到 香味 B 、长期堆放媒的墙角，墙壁内较深的地方也 会发 黑 C 、早晨扫地时，常常看到室内阳光下尘土飞扬 D 、开水中放一块糖，整杯水都会变 甜 ABD 5 、物体中大量分子做热运动的速度，跟下列因素有关 的是 （ ） A 、物体温度的高低 B 、物体运动速度的大小 C 、物体密度的大小 D 、物体机械能的大小 A 6. 铁棒很难被压缩，也很难被拉伸，原因是（ ） A. 分子间的距离小 B. 固体分子不能做无规则运动 C. 分子间存在相互作用的引力 D. 分子间同时存在相互作用的斥力和引力 D 7 . 把两块光滑的玻璃贴紧，它们不能吸引在一起，原因是（ ） A. 两块玻璃的分子间只存在斥力 B. 两块玻璃的分子间距离太大，作用力太小 C. 玻璃的分子间隔太小，不能形成扩散 D. 玻璃分子运动缓慢 B 变大 引力 8. 用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记住测力计的读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。弹簧测力计的读数有变化即 ；表明分子间有 。 9 ．从图片可以看出，电子显微镜下的金分子之间存在缝隙，那为什么金不容易被压缩呢？你有什么办法证明分子之间存在缝隙呢？ 电子显微镜下的金分子 第十一章 小粒子与大宇宙 第三节 探索宇宙 导入新课 在我们生活着的地球之外，是一个广阔无边的世界，被称为“宇宙 ”。宇 宙里的许多奥秘在等着我们去探索，今天我们就来了解一些宇宙的知识。 新课讲授 1 、中国古人很早就对星空进行观察并根据星象制定历法 . 一、探索的历程 中国古代的星象图 在我国民间最著名的是北斗七星，位于勺头的前 4 颗叫斗魁，其余 3 颗叫斗柄。 天枢 天璇 天玑 天权 玉衡 开阳 摇光 在欧洲，在宗教的影响下，人们长期认为地球是宇宙 的中心。 2 、地心说 观点：地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动。这种理论影响人们的思想达千年之久。 “地心说”的宇宙图像 15 世纪末期，欧洲文艺复兴运动解放了人的思想，日心说为人类开创了一个对宇宙进行科学探索的伟大时代。 3 、日心说 1543 年，哥白尼通过几十年的观察与分析，提出了“日心说” “日心说”的宇宙图像 日心说观点：太阳居于中心，地球和其他行星围绕地球转动。 4 、公元 1609 年，伽利略用自制的天文望远镜第一次揭开了太阳系神秘面纱。 5 、 1687 年，牛顿发表了 《 自然哲学的数学原理 》 一书，为探索宇宙奠定了坚实的为探索宇宙奠定了坚实的理论基础。 1846 年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星。 并根据万有引力定律计算出了这颗行星的运动轨道。 在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为“海王星”的行星。 6 、到了 20 世纪，人类终于梦想成真，踏上了太空的旅程。 (1) “旅行者” 2 号探测器飞临海王星 (2)1957 年 10 月，世界上第一颗人造卫星发射成功。 人类第一个太空人加加林 (3)1961 年 4 月 12 日，人类第一次乘飞船进入太空 (4)1969 年 7 月 20 日，“阿波罗” 11 号飞船首次使人类踏上了地球以外的土地 —— 月球，迈出了人类历史的一大步。 “ 阿波罗” 11 号的航天员在月球上 阿姆斯特朗 (5)2003 年 10 月 16 日，我国首位航天员杨利伟乘坐中国自己研制的“神舟五号”飞船升 空。 这是中国人对世界航天事业作出的伟大贡献。 2007 年 10 月 24 日，在西昌卫星发射中心由 " 长征三号甲 " 运载火箭发射升空。嫦娥一号发射成功，中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。 嫦娥一号 (6)2011 年 11 月 3 日，我国“神舟八号”与“天宫一号”目标飞行器在外太空成功交会对接，这是我国航天史上的又一突破。 二、浩瀚的星空 我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星。太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、 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。 1 、 (1) 太阳系示意图 ( 2 ) 太 阳系八大行星部分近似数据（相对于地球 ) 行星 行星直径 距离太阳 公转周期 水星 0.38 0.39 0.24 金星 0.95 0.72 0.62 地球 1 l l 火星 0.53 1.52 1.88 木星 11.2 5.20 11.9 土星 9.5 9.54 29.4 天王星 4.0 19.2 83.8 海王星 3.9 30.1 163.7 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 (3) 太阳系八大行星示意图 (4) 太阳的八颗大的行星特点： ①木星最大；木星和土星由于质量体积大，被称为巨行星。 ②土星周围有土星环，被称为最奇特的行星。 木星 土星 ③地球上有着大量的水，被称为最美丽的行星。 ④ 天王星和海王星离太阳最远，被称为远日行星。 天王星 海王星 地球 太阳系中的一些固体小块闯入地球大气时，与大气摩擦燃烧发光而划亮夜空的现象，称为 流星 现象。 (5) 流星 拖着尾巴的星星 彗星 是有岩石的碎片、固体微粒和水结冰而成的“大冰球”。 (6) 彗星 2 、银河系中有非常多像太阳这样的恒星，除太阳以外，距地球最近的恒星是 半人马座的比邻星 。 它与地球之间的距离约是 40 万亿 km 光从比邻星出发大约需要 4.2 年才能到达地球。 3 、人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团。比如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已经发现了超过 100 亿个河外星系。 （ 1 ）仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系。 银河系的想象图 仙女座河外星系 从仙女座发出的光需要 200 万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所见到的仙女座已是 200 万年以前的仙女座了。 你知道宇宙中各物质大小关系吗？ 河外星系 银河系 太阳系 宇宙 像太阳的恒星有 2 000 多亿颗 八大行星 水、金、地、火、木、土 天、海 彗星 流星、卫星、小行星等 仙女座星系 猎犬座星系 超过 100 亿个河外星系 总结 半人马座的比邻星 21 世纪，人类已冲破了地球引力的束缚，将自己的足迹留在了地球以外坚实的土地之上。 三、幻想与追求 科学幻想中的未来太空城市 展望 21 世纪，人类探索宇宙的步伐将全不断加快，在太空建立永久性的居住地将不会是人类的幻想。 课堂练习 1 、关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（  ） A. 分子是不可再分的最小粒子 B. 用鼻子嗅气味能鉴别醋和酱油，表明分子在运动 C. 磁铁能吸引大头针，说明分子间有引力 D. 宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心 B 2 、通过对宇宙和微观世界的学习，你认为下列认识中正确的是 (   ) A. 蓝墨水滴在水中会慢慢散开，说明分子间有斥力 B. 用鼻子嗅气味能辨别出醋和酱油，表明分子在运动 C. 固体之所以比液体更难压缩，是因为固体分子比液体分 子大 D. 宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是其中绝对不动的天体 B 3 、关于宇宙，下列认识中正确的是（ ） A. 宇宙是以地球为中心的天体 B. 宇宙就是指天体中的银河系 C. 宇宙只包括太阳系和银河系 D. 宇宙是一个有层次的天体结构系统 D 4 、关于浩瀚的宇宙，以下说法中错误的是（ ） A. 我们生活的地球是一颗行星 B. 在太阳系中，太阳是唯一的恒星 C. 银河系中有众多像太阳这样的恒星 D. “ 海王星”是一颗卫星 D 5 、除太阳外，离地球最近的恒星是（ ） A. 北斗星 B. 天狼星 C. 比邻星 D. 月亮 C 课堂小结 （一）探索的历程 知道地心说、日心说的观点对宇宙的探索历程 （二）浩瀚的星空 太阳的八颗大的行星特点 ①木星最大；木星和土星由于质量体积大，被称为巨行星。 ②土星周围有土星环，被称为最奇特的行星。 ③地球上有着大量的水，被称为最美丽的行星。 ④天王星和海王星离太阳最远，被称为远日行星。