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课件网) 16.1 探索微观世界的历程 詹·乔埃斯的《芬尼根的彻夜祭》中有一句“向麦克老人三呼夸克”,这里 “夸克”是一种鸟的叫声。美国物理学家盖尔曼用鸟的叫声“夸克”命名了一种物理上的科学名词,在科学史上也可以算作一种趣事。那么夸克是什么呢?今天我们共同讨论学习“探索微观世界的历程”。 新课导入 德谟克利特(约公元前460—约公元前370) “正像绿墙是由树干和枝叶组成似的,大自然的万物都由看不见的微小粒子———原子构成。原子不能消失,但也不会无中生有。” ———德谟克利特 尽管当年这位古希腊学者的见解缺少科学实验的基础,但后来的历史发展表明,他的思维闪烁着真理的火花。 新知讲解 思维的火花 一 德谟克利特的原子论缺少科学的实验基础,长期以来并不为人们所认同。直到17世纪,以道尔顿和玻意耳为代表的科学家通过大量的实验才复活和确立了原子论。 道尔顿(1766-1844) (1)原子论的确立 走向科学 二 他们研究和测量了大量物质的化学反应,发现并确认了如下事实: 1.多数物质可由其他物质通过化学反应合成,这些物质称为化合物; 2.一些物质不能由其他物质通过化学反应来合成,这些物质称为单质,也称为元素; 3.对应各种元素,存在着各种原子,元素的差异就在于它们的原子是不相同的。原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元。 从此,原子论从模糊不清的思辨性见解走向了植根于精确实验测量的自然科学的轨道。 (2)分子论的确立 1811年,意大利科学家阿伏伽德罗指出,无论化合物还是单质,它们一般并不是直接由原子组成的,而是由几个原子相结合的分子构成的。把物质由分子和原子构成的学说称为原子一分子论。 (3)近代原子一分子论确立的事实: ①多数物质可由其他物质通过化学反应合成,这些物质称为化合物; ②一些物质不能由其他物质通过化学反应来合成,这些物质称为单质,也称为元素; ③原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元,不同元素的原子不同; ④单质的分子由同种原子构成,化合物的分子由两种或两种以上的原子构成。 用场离子显微镜拍摄的钨针针尖上的原子图样 DNA分子结构 1cm3水中有3.3×1022个水分子 10亿人每人每分钟数100个 日夜不停要数60万年 原子真的不能再分吗? 19世纪下半叶,人们在研究稀薄气体放电现象时发现,当放电管(如图所示)内气体足够稀薄时,阴极就发射出一种射线,这种射线被称为阴极射线。 阴极射线管 揭开原子的“面纱” 三 1897年,英国物理学家汤姆孙通过实验发现,原来阴极射线是一种带负电的粒子流,后来人们把这种粒子称为电子。 由于电子可以从不同的阴极材料的原子里放射出来,而且是比最轻的氢原子还要轻得多的粒子,这表明原子并不是物质的不可再分的最小单元。 汤姆孙(1856-1940) 电子的发现揭开了原子世界神秘面纱的一角,汤姆孙因此获得了1906年诺贝尔物理学奖。 电子的发现表明,原子是由电子及另一些物质组成的。因为电子带负电,而原子是电中性的,所以那些物质一定带正电。那么,原子中带正电的部分是怎样的呢 原子核的发现 (1)散射实验 为了探测原子结构,20世纪初,人们发展了一种实验方法:用一些已知的粒子,如电子、α粒子等轰击很薄的金属箔,它们与金属原子会产生相互作用而发生偏转。通过观察这些粒子穿过箔片时的偏转情况,可以获得原子内部的信息。这种实验叫散射实验。 (2)原子核的发现及核式结构模型 1909年到1911年,英国科学家卢瑟福等人无数次地用高速α粒子流轰击金箔,发现原子中带正电的物质只占很小的体积,但密度很大,几乎集中了原子的全部质量。后来,人们称它为原子核。 卢瑟福提出的原子核式结构模型指出,原子的中心是原子核,电子 ... ...