第十章 从粒子到宇宙

第十章从粒子到宇宙10.1 认识分子新知1 分子(1)分子是组成物质的微粒(并不是组成物质的最小微粒).(2)分子能保持物质的化学性质.(3)分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，它并不是指体积、空间、数目等方面的“最小”.例题精讲【例1】下列关于分子的说法，正确的是( )A. 分子是组成物质的最小微粒B. 分子是物体不能再分的最小微粒C. 分子是组成物质的能保持其化学性质的最小微粒 D .以上说法都不对【例2】体积为2 cm3的水中含有6.7×1022个水分子，水分子的直径约为4×10－10 m.(1)若把水分子看作球形，且球的体积公式为，R为球的半径. 根据计算你能得出什么结论？(提示：可用比较法)(2)如果将这些分子一个紧挨一个排列成长队，则队伍长多少？这列长队可绕地球多少圈？(地球半径约为6 400 km)举一反三关于分子直径的大小，下列说法正确的是( C )A. 约为0.1 mmB. 约为0.1 μmC. 约为0.1 nmD. 约为0.1 dm第十章从粒子到宇宙10.2 分子动理论的初步知识新知1 扩散现象两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散现象. 如糖放入清水中，过会儿糖不见了，水却变甜了；在花园行走时闻到花香等.(1)扩散现象说明分子是在不停地运动的.(2)扩散现象可以在液体、气体、固体任意两者之间进行.(3)扩散现象进行的快慢跟温度有关. 温度越高，扩散现象进行得越快. 也就是说温度越高，分子的热运动越剧烈.例题精讲【例1】下列现象中，属于扩散的是( )A. 擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞B. 粉笔蹭到衣服，在衣服上留下粉笔痕迹C. 玉兰花开，闻到阵阵花香D. 秋天到来，树叶飘落举一反三如图10－2－1所示，有两个瓶子，其中一个空瓶子，另一个瓶子装着红棕色二氧化氮气体，使这两个瓶子口相对，之间用一块玻璃板隔开，抽掉玻璃板后，我们看到的现象是两个瓶子内的气体会混合在一起，最后颜色变得均匀，这个现象叫，在实验开始前，瓶子里装的是二氧化氮气体. (ρ二氧化氮>ρ空气)新知2 分子间的作用力一根铁丝很难被拉伸，表明分子间存在引力；一块铁很难被压缩，表明分子间有斥力. 当分子间的距离减小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离增大时，作用力表现为引力. 当分子间的距离很远时，作用力很微弱，可以忽略. 如破镜不能重圆，就是因为玻璃裂口处的分子间距离很远，分子间几乎没有引力.例题精讲【例2】下列现象中，支持分子间存在引力的证据是( )A. 两块表面光滑的铅块相互紧压后会黏在一起B. 固体和液体很难被压缩C. 将橡皮吸盘紧压在玻璃上，很难被拉开D. 破镜不能重圆举一反三液体和空气接触的表面存在一个薄层——表面层，如图10－2－2所示. 由于液体分子做无规则运动，表面层就存在一些具有较大能量的分子，它们可以克服分子间相互作用的力，脱离液体跑到空气中去.其宏观表现就是液体的 (填物态变化名称).新知3 分子运动的快慢与温度的关系分子运动的快慢跟温度有关，物体的温度越高，分子的运动越快. 由于分子的运动跟温度有关，所以这种分子的无规则的运动叫做分子的热运动.例题精讲【例3】分别在冷水和热水中同时注入一滴墨水，5 s后的现象如图10－2－3所示，该现象说明( )A. 只有热水的分子在做热运动B. 热水有内能，冷水没有内能C. 温度越高，分子运动越剧烈D. 扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生举一反三将复写纸夹在两张白纸之间后放在水平桌面上，再分别取两个盛有等量冷水和热水的相同铝质易拉罐压在纸上. 一段时间后，发现纸上留下痕迹的颜色深浅不同.该现象说明 ( )A. 分子热运动与温度有关B. 分子间存在引力C. 分子间存在斥力D. 分子间有空隙新知4 固、液、气三态中的分子三态物质之所以会有不同的特点，就是由于物质分子的排列方式不同造成的. 固态物质中：分子与分子的排列十分紧密有规则，粒子间有强大的作用力将分子凝聚在一起.分子来回振动，但位置相对稳定. 就像学生在自己的座位上身子可以来回晃动一样，如图10－2－4甲所示. 因此，固体具有一定的体积和形状.液态物质中：分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体小. 就像我们在自己的教室中交换座位，但又没离开教室一样，如图10－2－4乙所示. 因此，液体没有确定的形状，但有一定的体积且具有流动性.气态物质中：分子间距很大，并以高速向四面八方运动，粒子之间的作用力很小，分子极度散乱. 就好比我们在操场上玩耍，处于完全自由的状态，四处奔跑，如图10－2－4丙所示. 因此气体没有一定的体积和形状，易压缩，具有流动性.同种物质在不同状态下表现出来的宏观性质上的差异，是由于不同状态下物质的微观结构不同造成的.今后同学们在学习物理的过程中，常常会用物质结构的微观模型来解释和说明一些物理现象.物质结构的微观模型理论主要包括：物质是由被称为“分子”的微小粒子组成，分子间存在相互作用力，分子间有一定的空隙. 相互作用力的大小、分子运动情况影响分子的排列.例题精讲【例4】关于物质的状态及分子结构，下列说法不正确的是( )A. 固态物质中，分子排列十分紧密B. 液态物质中，分子运动比较自由，分子间的作用力比气态的小C. 液体没有固定的形状D. 液体和气体都具有流动性举一反三提起压在容器中水面上方的活塞，容器中的水发生汽化，如图10－2－5所示：下图中，最能表示水汽化后在相同空间内粒子分布的是( )第十章从粒子到宇宙10.3 “解剖”原子新知1 微观粒子的探索过程(1) 1811年意大利物理学家阿伏伽德罗命名分子；19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在；1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子；1911年卢瑟福提出原子核式结构模型；20世纪初又发现了质子和中子；20世纪60年代发现了夸克.(2)原子结构的两种模型：一是汤姆孙提出的枣糕模型，另一种是1911年卢瑟福提出的类似行星模型的原子核式结构模型. 后来科学家根据模型研究发现了质子，英国物理学家查得威克又发现了中子.例题精讲【例1】在探索微观世界的过程中，科学家对原子的结构进行猜想和实验，并提出了多种模型. 在图 10－3－1 所示的两种模型中，卢瑟福提出的原子核式结构模型是( )举一反三1. 电子的发现，揭开了原子结构的面纱，说明原子是有复杂结构的.电子带负电而原子本身是中性，说明其中一定还有带电的“东西”存在. 这个“东西”就是原子核.2. 二十世纪初，英国科学家卢瑟福和他的学生查德威克揭示了原子核的组成部分是 ( )A. 质子和中子B. 质子和电子C. 电子和中子D. 核子和电子新知2 原子的结构原子是由原子核和核外电子构成的. 原子核是由质子和中子构成的；原子核内部还有介子、超子等粒子，质子、中子、介子和超子又是由夸克构成的.原子的核式结构可表示为：例题精讲【例2】关于原子结构，下列说法正确的是( )A. 电子绕原子核运动B. 核外电子带正电C. 电子比原子要大D. 原子核带负电举一反三上层的粒子由下层的粒子构成，下列选项中正确描述物质结构的是 ( )第十章从粒子到宇宙10.4 飞出地球10.5 宇宙深处新知宏观世界的“大”与微观世界的“小”宏观世界的宇宙、银河系、太阳系等，它们的体积非常大，度量它们的尺度通常用“光年”，大多数离我们非常远，要借助天文望远镜观察和研究. 对于宏观世界，地球上的人类可以实地观察和研究. 微观世界物体的尺寸非常的小，衡量其大小的尺度常用“纳米”等，人们要借助显微镜、电子显微镜来对它们进行观察和研究.例题精讲【例1】微观粒子与宇宙天体有很多相似之处. 下列说法错误的是()A. 原子结构与太阳系结构很相似B. 宇宙天体、分子都在永不停息地运动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【例2】关于浩瀚的宇宙，下列说法错误的是()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”是一颗卫星举一反三关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )A. 温度为0 ℃，分子的无规则运动停止B. 物理学家汤姆孙建立了原子的核式结构模型C. 摩擦起电的过程中，带正电的物体得到了质子D. 宇宙是一个有层次的天体结构体系，太阳属于银河系中的一颗恒星。

第十章从粒子到宇宙一、选择题1下列微粒按从大到小的顺序排列正确的是A原子、原子核、质子、电子B分子、电子、质子、原子C原子核、电子、质子、分子D分子、原子、电子、原子核【答案】A【解析】解答：微观粒子按从大到小的顺序排列依次是：分子、原子、原子核、质子、电子。

故选A点睛：此题根据我们对微观世界：分子、原子、原子核、质子、电子尺度的认识来作答．2关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是电子绕原子核运动与地球绕太阳运动相似C太阳是宇宙的中心，恒星是绝对不动的D摩擦起电是由于物体经摩擦后产生了电荷【答案】B【解析】试题分析：A、英国科学家汤姆生通过阴极射线的研究，发现电子，电子的发现证实了原子是可分的．故A说法错误；B、原子是由原子核与核外电子组成的，电子绕原子核运动，地球绕太阳运动，两者相似．故B说法正确；C、宇宙没有所谓的中心，太阳是宇宙中普通的一颗恒星，所有的恒星都是运动的．故C说法错误；D、摩擦起电的过程是电荷发生转移的过程，电荷的总量保持不变．故D说法错误．故选：B．3用“分子的观点”解释下列现象，不正确的是气体易被压缩分子间隔大铁块很难压缩分子间存在斥力【答案】A【解析】试题分析：根据分子的基本特征：分子质量和体积都很小；分子之间有间隔；分子是在不断运动的；同种物质的分子性质相同，不同物质的分子性质不同，结合事实进行分析判断即可．解：A、水结成冰，是因为水分子间的间隔发生的改变，而不是分子发生变化，故A叙述错误；B、气体易被压缩，是因为气体分子间隔的较大，在受到压力的情况下，分子之间的间隔会变小，故B叙述正确；C、水加糖变甜是因为蔗糖分子是在不断的运动的，运动到水分子中间去了，故C叙述正确；D、铁块很难压缩是因为分子间存在斥力，故D叙述正确．故选：A．【点评】本题难度不大，掌握分子的基本性质及利用分子的基本性质分析和解决问题的方法是解答此类题的关键．4地球属于太阳系中的彗星【答案】C【解析】太阳为能够发光发热的，是离我们最近的恒星；地球、土星为围绕太阳转动的行星；而月球是地球的一颗卫星；故选C．点睛：解答本题应掌握能够自身发光发热的星体称为恒星，离我们最近的恒星为太阳；同时应记清太阳系里的八大行星。

《第十章 从粒子到宇宙》补充习题及解答一、选择题（每小题2分，共44分）1. 下列现象中，可以说明分子在不停地做热运动的是（ ）A ．水从高处向低处流B ．风吹树叶动C ．尘土飞扬D ．公园里花香四溢2. 下列关于分子的说法中，正确的是（ ）A ．分子虽小，但可以用肉眼看见B ．扩散现象证明分子不停地做无规则运动C ．气体容易被压缩，说明分子作用力很大D ．分子作用力即分子引力3. 稻草一拉就断，而铁丝不易拉断。

按照分子动理论的观点，这是因为（ ）A ．稻草的分子间没有引力，铁丝的分子间有引力B ．稻草、铁丝的分子间都存在着引力，但稻草分子的引力远小于铁丝分子间的引力C ．稻草的分子间存在斥力，铁丝的分子间没有斥力D ．稻草具有“一拉就断”的性质4. 把两块光滑的玻璃贴紧，它们不能吸引在一起，原因是（ ）A ．两块玻璃分子间存在斥力B ．两块玻璃的分子间距离太大，没有分子作用力C ．玻璃分子间隔太小，不能形成扩散D ．玻璃分子运动缓慢5. 将一滴墨汁滴入一杯清水中，过一会儿，整杯水都变黑了，下面说法正确的是（ ）A.如果水的温度越低，整杯水变黑所需要的时间越短B.如果水的温度为0℃，则不会发生这种现象C.这是一种扩散现象，说明物质分子是不停地运动的D.这是一种扩散现象，说明物质的分子发生了变化，水分子变黑了6. 图10-5 所示是教材上的一个实验。

这个实验说明了（ ）A ．分子间存在引力B ．物质是由大量分子组成的C ．分子间有空隙D ．组成物质的分子在永不停息地做无规则运动7. 下列关于原子核的描述：①通常是由中子和电子构成；②通常是由质子和中子构成；③带正电荷；④不显电性；⑤不能再分；⑥跟原子比较体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量。

其中正确的是（ ）A ．②④⑥B ．②③⑥C ．①③⑤D ．①④⑤8. 关于原子核中的质子、中子，下列说法正确的是（ ）A ．质子和中子不可再分了B ．质子可再分，中子不可分C ．质子不可再分，中子可再分D ．质子和中子都可再分9. 有四种物质：①细胞，②电子，③原子，④质子，按从大到小排列的顺序是（ ）A ．①②③④B ．①③④②C ．②①④③D ．②④③①10. 下列说法中，正确的是（ ）图10－5A ．原子是保持物质性质不变的最小微粒B ．空气中细小的灰尘就是分子C ．原子的核式模型是由汤姆生提出的D ．原子核是由质子和中子组成的11. 氢原子只由1个质子和1个电子组成，在图10－6所示氢原子模型图中，正确的是（ ）12. 对于分子或原子的认识，你认为下面哪句话较准确？（ ）A ．没有生命的物质是由分子或原子组成的，有生命的物质则不是由分子或原子组成的B ．既然分子和原子都是构成物质的微粒，因此分子和原子没什么区别C ．一般显微镜就能观察到分子，但观察不到原子D ．分子很小，用一般显微镜观察不到13. 使人们确信原子有复杂结构的事实是（ ）A ．电子的发现B ．原子核的发现C ．质子的发现D ．中子的发现14. 卢瑟福在研究原子结构时做了如下实验：取一极薄的金箔，用一高速运动的氦核射击它，发现大多数氦核通过了金箔，极少数氦核发生偏转或被金箔弹回，根据上述现象得出以下结论，其中正确的是（ ）A ．金原子是实心球体，紧密结合排列B ．相对金原子而言原子核体积小质量大C ．金原子核带负电D ．金原子质量与氦核质量相当15. 原子能不能再分呢？1897年，英国科学家汤姆生进行了认真实验，发现了人们观察到的阴极射线是由原子内部发出的一种带负电的微粒组成的，并把这种微粒命名为电子，从而证明了原子是可分的。

第十章从粒子到宇宙一、课标要求1．知道物质是由分子和原子组成的。

解读：该标准要求学生能说出分子是组成物质的最小微粒，分子是由原子构成的。

原子是由原子核和带负电的电子组成。

这些内容建议用多种形式来描述原子、分子模型，如“用图形、文字和语言描述原子、分子模型”。

2．能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子热运动的一些特点。

初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。

解读：从可以直接感知的现象推测不可直接感知的事物，这是物理学中常用的方法。

这里不仅要求学生能够初步认识分子的热运动，还要初步接触这种方法。

《标准》中例1的目的除了使学生认识分子的热运动外，还有对学生的表达与交流能力的要求。

例挖开多年堆煤的地面，会看到地面下一定深度的土层带有黑色——这表明煤的分子在不停地运动，扩散到地面的土层中了。

3．了解原子的核式模型。

了解人类探索微观世界的历程，并认识这种探索将不断深入。

解读：该标准第一点是要求学生能够说出原子核式模型。

可以通过“观看介绍物质世界的音像资料”，或通过图片、文字等了解原子核式结构。

有条件的学校可以通过多媒体技术向学生展示神奇的微观世界，这有助于帮助学生提高学习兴趣。

该标准第二点是要求学生了解人类探索微观世界的历程，如19世纪70年代汤姆生通过阴极射线管实验发现了电子，20世纪初卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，科学家们还相继发现了原子核内的质子和中子，到了20世纪中叶又提出质子和中子都是由更小的夸克粒子组成等等。

通过各种形式向学生展示丰富多彩的微观世界，使其感受探索的乐趣，领悟人类对微观世界的认识是永无止境的。

二、本章教材分析1．本章概述本章教材包括两部分：即探索微观世界和宇宙两个方面。

具体有如下内容：介绍人类对微观世界和宇宙的探索历程和在此过程中采用的科学方法，让学生知道分子、原子、原子核、电子、质子、中子、夸克、太阳系、银河系、总星系等概念，初步了解分子动理论的初步知识，了解物质的微观结构和太阳系、宇宙的结构，知道原子结构的汤姆生“枣糕模型”和卢瑟福“行星模型”，知道托勒玫的“地心说”和哥白尼的“日心说”两种宇宙模型。

《第十章从粒子到宇宙》课程资源1．古希腊的原子论思想自泰勒斯提出“万物源于水”这个命题以来，自然哲学家们都相继发展了对自然现象进行说明的理论。

早期的人们都把自然现象归于某种单一的自然物质，如水、气、火等，古希腊的“四因素说”和中国古代的“五行说”都属于这类学说，这种作法虽然完成了对自然界的统一解释，但并不令人信服。

人们都知道，自然界中既有水，也有火。

但常言说得好，水火不相容，它们分明是两种完全不同的东西，为什么水本质上就是火或者反过来火本质上就是水呢?如此看来，用单一的自然物质作为自然界统一的基础是行不通的。

自然界的现象和事物是复杂多样的，将“多”统一成“一”是不大容易的，特别是在现象的层次上，更是不能服人。

由于“多”与“一”的矛盾不能解决，科学思想的概念基础不能牢固建立，科学的大发展就不可能。

原子论者留基伯（活跃在公元前440年左右）、德谟克里特（约前460—约前370）是爱奥尼亚人，前者生于米利都，后者生于希腊北部的阿布德拉，他们提出了科学思想史上极为重要的原子论思想。

原子论主张，世界是统一的，自然现象可以得到统一的解释，但统一不是在宏观的层次上进行的，不是将一些自然物归结为另一些自然物，而是将宏观的东西归结为微观的东西，这些微观的东西就是原子。

把一个物体一分为二，它变得更小，但仍然是一个物体，它还可以被一分为二。

这个过程是否可以无限地进行下去呢？原子论者说，不能。

分割过程进行到最后，必然会有一个极限，这个极限就是原子。

所谓原子，在希腊文中的意思就是不可再分割的东西。

原子太小，我们看不见，但世界上的万事万物都是由原子构成的，世界的共同基础是原子。

为什么世界上诸种事物会彼此不一样呢？原子论回答说，这是因为组成它们的原子在形状、大小、数量上不一样。

这个回答看似平常，但非同一般。

我们知道，世界上丰富多彩的事物之所以难以统一，原因在于，它们看起来彼此有质的区别，原子论把这些质的区别还原成一些量上的差异，就使统一的自然界可以用数的科学来描述。

第十章从粒子到宇宙达标测试卷时间：40分钟满分：100分班级：________姓名：________得分：________一、选择题：本大题共10小题，每小题3分，共30分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．(2022西藏)一切物质的分子都在不停地做无规则运动，下列生活现象能体现分子热运动的是() A．酥油茶飘香B．赛马尘土飞扬C．歌声余音绕梁D．冬天大雪纷飞2．关于宇宙，下列说法正确的是() A．太阳系是最大的恒星系B．万有引力定律解释了行星围绕恒星旋转的原因C．光年是时间单位D．恒星静止不动，永恒不灭3．下列关于原子结构的说法错误的是() A．原子由原子核和核外电子组成B．原子核由质子和中子组成C．质子和中子是由更小的微粒组成D．原子不带电是因为中子不带电4．下列关于分子动理论的说法中不正确的是() A．加盐时，炒菜比腌菜咸得快，说明分子热运动与温度有关B．0 ℃的冰块中的分子也在做无规则运动C．将黄豆和芝麻混合，混合后的总体积小于混合前的总体积，说明分子间有间隙D．手中的笔杆不易被压缩和拉伸，说明分子间既有斥力又有引力5．如图1所示，荷叶上的水珠如颗颗珍珠一般，摇一摇荷叶，水珠会很快滑落，荷叶上竟然滴水不沾。

下列关于荷叶上水珠的一些说法正确的是()A．当水珠静止不动时，水珠中的水分子也静止不动B．很小的水珠就是一个水分子C．荷叶不沾水，是因为水珠与荷叶的分子之间只有斥力没有引力D．当太阳照射水珠时，水珠中水分子的无规则运动变剧烈图16．如图2－甲，小彤用注射器抽取一小段水，用手指封闭注射器的口，推压注射器的活塞，发现水很难被压缩；如图2－乙，小彤把注射器中的水排掉，吸了同样体积的空气后，用手指封闭注射器的口并推压活塞，发现空气更容易被压缩。

关于这个实验，下列说法不正确的是()A．水分子之间不存在间隙B．水分子间存在斥力C．空气分子间的间隙比水分子大D．空气分子间相互作用力很小7．李老师在引导学生们理解固态、液态和气态物质的微观结构时，带领学生们做游戏。

第一节认识分子【教材分析】：本节由三个段标组成，即德谟克里特的猜想、什么叫分子、分子的大小。

教材首先通过对宏观事物的观察和分析，提出自然界中的物质是由什么组成的问题，然后介绍古希腊哲学家德谟克里特的猜想和其他科学家的研究和发现，最终提出分子的概念。

并同时提出一切物质都是分子组成的。

本节的后半部分又以图片和一个小活动说明了分子的大小是可测的，并用“油膜法实验”测出了分子直径的数量级。

书中以大量的图片以及文献资料增加学生对分子的感性认识，并以类比的方法来说明分子的大小，使学生对分子的大小有一个更清晰、更直观的认识；文中有关中国古代对物质结构的研究和认识又可以加深学生对中国文明历史的认识，从而激发学生的爱国主义热情和民族自豪感。

【学情分析】：初中生的思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中应注意积极引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识，发展抽象思维能力。

在探究微观世界的物理现象和性质时，充分运用猜想和建立模型的方法，这是科学家采用的一种非常有效的办法，也是学生容易发生兴趣的现象。

教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥图片资料与物理学史料的作用，迎合他们好奇、好动、好强的心理特点，调动他们学习的积极性和主动性。

当然在此过程仍需以一些感性认识作为依托，可以借助多媒体电教手段，加强直观性和形象性，以便学生更好的理解和掌握。

教学目标1、知识与技能：知道物质都是由分子组成；知道分子是保持物质性质不变的最小微粒；了解人类对物质结构的认识过程；了解大多数分子直径的数量级为10－10m。

2、过程和方法：通过对宏观物质及现象的观察和分析，了解人类认识物质结构的过程，运用猜想、实验和计算的方法知道分子是保持物质不变的最小微粒，了解大多数分子直径的数量级为10－10m。

3、情感、态度和价值观：通过看图和自己动手做实验和计算，使学生初步体会微观世界是可以认识的，进一步培养学生的观察、实验能力，推理、想像能力；激发学生对微观世界的兴趣，使学生乐于探索微观世界。