10.3“解剖”原子第十章從粒子到宇宙

有一種禮品盒，看上去只是一個(gè)盒子，不知道里面是空的，還是裝了什么東西。打開來看看，里面又是一個(gè)盒子。好奇心驅(qū)使，打開這個(gè)盒子，里面仍然是一個(gè)盒子……，盒子里裝盒子，不知道最里面的盒子里面到底是什么。物理學(xué)家在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，也遇到了一個(gè)類似的問題：最里面的是什么？一、分子可以再分嗎分子的發(fā)現(xiàn)并沒有終止科學(xué)家探究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的步伐。很快，人們發(fā)現(xiàn)還有比分子更小的粒子，稱為原子。原子的發(fā)現(xiàn)一個(gè)分子是由多個(gè)原子組成的。例如，水分子是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成的，二氧化碳分子是由一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子組成的。水分子二氧化碳分子多原子分子單原子分子一個(gè)分子是由單個(gè)原子組成的。鐵、銅、金、鉑等金屬，它們的分子就是原子。十九世紀(jì)初英國(guó)科學(xué)家道爾頓在提出道爾頓原子論。道爾頓原子論認(rèn)為，物質(zhì)世界的最小單位是原子，原子是單一的，獨(dú)立的，不可被分割的，在化學(xué)變化中保持著穩(wěn)定的狀態(tài)，同類原子的屬性也是一致的。1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克在利用放電管研究氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)了陰極射線。1897年英國(guó)科學(xué)家湯姆生進(jìn)行認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)，確定了陰極射線是由一種帶負(fù)電的微粒組成的，它是從原子內(nèi)部發(fā)出的，這種微粒被稱為電子。二、電子的發(fā)現(xiàn)電子發(fā)現(xiàn)的意義電子的特點(diǎn)：1、電子是比分子、原子更小的物質(zhì)粒子。2、質(zhì)量很小me=9.11×10-31kg，約等于最小的氫原子的質(zhì)量的1/1837。3、電子是帶負(fù)電荷的微粒。4、半徑也很小，半徑<10-16m。電子的發(fā)現(xiàn)否定了原子不可再分的神話，使人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)。三、原子結(jié)構(gòu)的兩種模型建立物理模型是物理學(xué)研究中的一種重要的方法。物理模型是在一些事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過想象、類比等論證提出的。模型是否正確，需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。由于原子和電子都很小，只能借助某些實(shí)驗(yàn)，利用已有的知識(shí)，通過現(xiàn)象、類比等方法，構(gòu)建出它們的模型。湯姆生的“

棗糕模型”盧瑟福的“核式模型”“棗糕模型”湯姆生認(rèn)為原子像一個(gè)實(shí)心球體，均勻分布著帶正電的粒子，電子鑲嵌在其中，猶如糕中的棗兒，因此被稱為“棗糕模型”?！昂耸侥Ｐ汀痹又虚g有一個(gè)帶正電的核，它只占有很小的體積，卻集中了原子的幾乎全部質(zhì)量，大負(fù)電的電子像行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣在核外較大空間繞核高速旋轉(zhuǎn)。正電荷湯姆生的“

棗糕模型”

在湯姆生的原子模型中，原子是一個(gè)球體；正電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象西瓜籽那樣鑲嵌在原子里面。電子

這個(gè)模型不久就被實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了帶有棗的糕點(diǎn)結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍按原來的方向前進(jìn)；有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來。結(jié)論:正電荷集中在原子中心。大多數(shù)α粒子穿透金箔:原子內(nèi)有較大空間，而且電子質(zhì)量很小。一小部分α粒子改變路徑:原子內(nèi)部有一微粒，而且該微粒的體積很小，帶正電。極少數(shù)的α粒子反彈:原子中的微粒體積較小，但質(zhì)量相對(duì)較大。α粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福的“核式模型”盧瑟福盧瑟福的“核式模型”否定了湯姆生的“棗糕模型”，但他也并不完美。以后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，原子中的電子并不像行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)那樣有固定的軌道，而是形成電子云分布在原子核的外圍。盧瑟福的“核式模型”體育場(chǎng)原子原子核

根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：原子核如此的小，是不是就不能再分？四、原子核內(nèi)有些什么科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，氫原子的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，核外只有一個(gè)電子。如果把電子的電荷量作為一個(gè)單位的負(fù)電荷量，則氫原子核的電荷量便是一個(gè)單位的正電荷量。這種具有單位正電荷量的氫原子核叫做質(zhì)子。1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子，進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想在十年后被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn)。查德威克原子中央有一個(gè)很小的

；帶負(fù)電的___

在核外很大空間繞核旋轉(zhuǎn)；原子核由帶正電的____和不帶電的_____組成。（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）原子核中的質(zhì)子數(shù)和核外的電子數(shù)____

相等因而整個(gè)原子是不帶電的。核電子質(zhì)子中子質(zhì)子中子核子質(zhì)子數(shù)電荷數(shù)原子核的組成例如：如圖，是根據(jù)盧瑟福模型畫出的氫、氦、鋰原子的示意圖，你能從圖中看出它們的核內(nèi)各有幾個(gè)質(zhì)子和中子嗎？既然原子核也是可分的，那么，質(zhì)子和中子能不能再分呢？分子、原子很小，質(zhì)子、中子更小，微觀世界的尺度大致是怎樣的呢？質(zhì)子中子原子原子核電子四、原子的結(jié)構(gòu)既然原子核也是可分的，那么，質(zhì)子和中子能不能再分呢？質(zhì)子、中子等也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們是由一種叫做夸克的更小微粒組成。質(zhì)子質(zhì)子有兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成。中子中子有兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。

丁肇中，（1936～）發(fā)現(xiàn)J粒子，找到了夸克存在的證據(jù)，1976年獲諾貝爾獎(jiǎng)。在頒獎(jiǎng)典禮上，丁肇中作了一個(gè)驚人的舉動(dòng)，致詞時(shí)，他選擇了那個(gè)金色大廳有史以來從未使用過的語言——中文！歷史回顧——重要人物微觀世界的尺度課堂練習(xí)湯姆孫負(fù)盧瑟福查得威克不帶電核子質(zhì)子中子電子質(zhì)子數(shù)電子數(shù)不帶中子質(zhì)子電子8課堂總結(jié)學(xué)完本課后，你有哪些收獲？盒子里還有盒子嗎？等待你去探索……第十章從粒子到宇宙“解剖”原子

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道分子由原子組成，知道電子是原子的組成部分，了解原子核內(nèi)還有質(zhì)子和中子，質(zhì)子和中子由夸克組成。2、大致了解原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫“棗糕模型”和盧瑟?！靶行悄Ｐ汀薄爸捆亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)支持盧瑟福”行星模型。3、體會(huì)微觀世界是可以認(rèn)識(shí)的，堅(jiān)定科學(xué)探索的信心。復(fù)習(xí)鞏固:1、化學(xué)的發(fā)展，到18世紀(jì)，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到我們的世界是由

組成的。2、分子非常的小，直徑約為

。分子10-10m3、分子運(yùn)動(dòng)論的基本內(nèi)容：

物質(zhì)是由大量分子組成的;

分子在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子之間有間隙；分子之間存在著相互的作用力.物質(zhì)分子思考：分子可以再分嗎?探索比分子更小的微粒---------探索原子鎢原子分布照片把原子“切開”物質(zhì)分子原子?原子能不能再分？把原子“切開”演示陰極射線19世紀(jì)末，科學(xué)家用真空管進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)管的陰極能發(fā)出一種射線物質(zhì)分子原子電子?

探索原子內(nèi)部只有電子嗎？因?yàn)殡娮訋ж?fù)電,而整個(gè)原子不顯電性,所以在原子內(nèi)部還應(yīng)該有東西,帶正電,在此基礎(chǔ)上,湯姆生設(shè)想出原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如圖:湯姆生原子結(jié)構(gòu)示意圖人們形象的稱為葡萄干面包或棗糕模型原子結(jié)構(gòu)的兩種模型1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進(jìn)行了

粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟夫(E·Rutherford)原子核式結(jié)構(gòu)模型因?yàn)榇蟛糠至Ｗ硬皇苋魏巫钃醯拇┻^,說明原子內(nèi)部很大部分是空的.電子原子核物質(zhì)分子原子電子?原子核?

探索隨著歷史的發(fā)展科技又前進(jìn)了一大步：人們的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。另一個(gè)問題接著捆擾人們，原子核內(nèi)部還有什么呢？1920年，盧瑟夫便預(yù)言原子內(nèi)部可能存在中性的粒子1921年，卡文迪什實(shí)驗(yàn)室開始實(shí)驗(yàn)研究1928年，玻特發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，1930年發(fā)表錯(cuò)誤見解。1932年，居里夫人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，發(fā)表錯(cuò)誤見解。1932年，查得威克發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，發(fā)表正確見解，發(fā)現(xiàn)中子原子核內(nèi)有什么原子的結(jié)構(gòu)1、原子中央有一個(gè)很小的核；電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)2、原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成。3、原子核中的質(zhì)子數(shù)與核外的電子數(shù)相等我們今天所看到的原子結(jié)構(gòu)圖物質(zhì)分子原子原子核中子質(zhì)子核外電子緊接著，另一個(gè)問題又提上了人們的議程。

探索中子和質(zhì)子還可以再分嗎？中子和質(zhì)子是由夸克組成的，如圖：中子是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成；質(zhì)子是有兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成物質(zhì)分子原子原子核中子夸克?質(zhì)子核外電子?

探索原子的結(jié)構(gòu)微觀世界的尺度病毒分子原子原子核中子夸克?質(zhì)子核外電子?10-7m10-10m10-14m10-15m<10-17m10-10m原子原子核質(zhì)子：一個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位的正電荷中子：中子不帶電核外電子：一個(gè)電子帶一個(gè)單位的負(fù)電荷

原子的構(gòu)成課堂總結(jié)1．土星是太陽系中最美麗的行星，它是一顆由濃密大氣包裹的液體星球，用望遠(yuǎn)鏡可以看到它有一個(gè)美麗的光環(huán)，像一個(gè)巨大的項(xiàng)圈。土星光環(huán)是伽利略首先發(fā)現(xiàn)的，光環(huán)由石塊、冰塊和塵埃組成。其實(shí)不僅土星有光環(huán)，木星、天王星和海王星也有光環(huán)，只不過比較稀薄而已。由土星及其光環(huán)的組成可知，宇宙天體是由______組成的。物質(zhì)動(dòng)手動(dòng)腦2．自從湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，人們開始研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家提出了多種原子結(jié)構(gòu)模型。在二十世紀(jì)上半葉，最為大家接受的原子結(jié)構(gòu)與下列哪個(gè)物體相似（）Ａ．西紅柿Ｂ．西瓜Ｃ．面包Ｄ．太陽系Ｄ

3．關(guān)于原子核的組成，下列說法中正確的是（）Ａ．原子核是由質(zhì)子和電子組成的Ｂ．原子核是由質(zhì)子和中子組成的Ｃ．原子核是由中子和電子組成的Ｄ．原子核是由質(zhì)子、中子、電子組成的Ｂ電子是比分子、原子更小的微粒，質(zhì)量為9.11×10-31Kg,半徑小于10-14cm，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷。湯姆生(湯姆遜)質(zhì)子：氫原子的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，核外有一個(gè)電子，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷；那么氫原子的原子核只帶一個(gè)單位的正電荷，我們把它叫做質(zhì)子。盧瑟福的實(shí)驗(yàn)盧瑟福的實(shí)驗(yàn)盧瑟福的實(shí)驗(yàn)放射性：一些物質(zhì)的原子核能夠不受外界環(huán)境影響的發(fā)射出α、β、γ射線與一些其他粒子的現(xiàn)象。放射性對(duì)人體有害。

人們可以利用放射性物質(zhì)發(fā)出的α粒子作為子彈來轟擊原子，當(dāng)粒子的能量足夠大時(shí)，可以把原子打碎；同樣的道理