第10章多彩的物质世界。
10．1 宇宙和微观世界。
在20世纪30年代初期，人们普遍认为宇宙万物都是由质子、中子和电子这三种粒子组成，那时就把质子、中子和电子称为“基本粒子”．随着人类对微观世界研究的进一步深入，一大批新的粒子相继发现，其中的许多粒子本身也有内部结构．“基本粒子”并不基本．
智能提要。问：本节的重点是什么？
答：（1）初步了解人类探索太阳系及认识宇宙的艰辛历程，并认识到人类对宇宙的探索将不断深入，知道宇宙是由物质组成的．
（2）知道物质是有分子和原子组成的；认识原子的核式模型；了解固态、液态、气态的微模型及分子结构的区别．
问：原子是由什么组成的？请你说说原子的结构组成情况。
答：原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的；原子核由质子和中子组成，质子和中子都是由称为夸克的更小微粒组成。原子核带正电，电子带负电；在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外电子总共所带的负电荷在数量上相等，整个原子呈中性．
原子的质量是质子的质量加上中子的质量，且质子的质量与中子的质量是基本相等，而电子的质量可忽略不计；其中质子所带的正电数与电子所带的负电数相等。质子数等于核外电子数。
著名科学家卢瑟福提出的假说最接近实际，他认为原子中心有一个带正电的原子核，带负电的电子绕原子核高速旋转，人们把这种模型称为原子结构的行星模型。
中考撷要。本节是新课程新增的知识，根据中考新考纲的要求，主要是要了解原子的核式模型；了解人类探索微观世界的历程，并认识到这种探索将不断深入；对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解．
智能拓展。1.到底有没有外星人。
人类已经在地球上生活了大约两三百万年。从前，人类以为自己是万物之灵，宇宙间唯一有智慧的生命，甚至认为地球是整个宇宙的中心。后来，随着科学技术的进步，人们的眼界开阔了，才懂得宇宙的广大无边，它远远超越了我们的想象，而地球实在是太小了，当然更不是宇宙的中心。
于是人们想象：宇宙这样宽阔，或许其它星球上会生活着一种与人类相似的智慧生物--外星人。这样的想法深深地吸引了一些热哀于寻找外星人的人们。
十六世纪，有人用望远镜观测火星时，发现了许多互相交错的网纹，便以为那是"火星人"开凿的"运河"。2024年，美国一家电台广播说火星人来到了地球，引起了一场虚惊。而英国一位作家创作了一本名为《大战火星人》的科幻**，其中对火星人作了许多绘声绘色的描述，更引发了一系列有关"火星人"的**和电影的诞生。
到底有没有火星人？在只有望远镜的时代，它一直是个谜。到了六十年代，探测飞船终于登上了火星，解开了这个一直困扰人们的谜：
火星比地球冷得多，表面到处是泥土石块，经常狂风大作，飞沙走石，上面没有任何生物，当然更没有火星人。
这个谜解开以后，天文学家进一步分析认为：在太阳系里，除地球外，其他行星都没有生物生存所必须的环境条件。因此，地球上的人类是太阳系里唯一有智慧的生物，要找外星人，必须到太阳系之外。
2024年，美国发**"先驱者10号"飞船，它于2024年飞出了太阳系，飞船上的金属片刻画了人类的形象、居住的地球以及太阳系的位置，2024年，美国的"旅行者一号"又给外面的世界带去了更丰富的信息，包括一部结实的唱机和一张镀金的唱片，唱片上收录了几十种人类语言和多首**作品(其中有中国的古典乐曲)。人们热切地期望外星人会收到它。
为了和外星人取得联系，科学家们甚至还制造了庞大复杂的设备，试图向外星发射信息和接收来自外星的信息。但是，经过了许多努力，人们依然没有找到外星人。一些见到外星人的说法也仅仅是传说，难以得到有力的证实。
值得一提的还有飞碟，许多人看到了它，也猜想它就是外星人驾驶的飞船，可这也仅仅是一种猜想而已。
那么，到底有没有外星人呢？科学家分析，宇宙间象地球这样这样的行星肯定还很多，某些与地球环境相似的行星确实很可能有外星人，但是由于我们的航天、通讯技术尚未足够发达，要找到他们我们还必须加倍努力才行。
2.汤姆逊的原子模型。
英国物理学家j·j·汤姆逊于2024年提出的一种原子模型。汤姆逊在发现电子之后，对原子中正、负电荷如何分布的问题提出了他自己的原子模型，汤姆逊认为：原子的正、负电荷均匀地分布在整个原子球体内，而正电荷则嵌在其中，所以有人将汤姆逊模型类比为“西瓜模型”。
为了解释元素周期表，汤姆逊还假设电子分布在一个个环上，第一只环只可放5个电子，第二只环上放10个电子，假如一个原子有70个电子，那么必须有6只同心环，汤姆逊模型虽然能够解释元素的周期性，但以后的实验证明，此模型是错误的，不过它包含的同心环以及环上只能安置有限个电子的概念有益于后来的玻尔理论的发展。
3.摩擦起电的实质。
平常所说的“摩擦起电”并不是创造了电，只是依靠摩擦，使一个物体上的电子转移到了另一个物体上，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电，并且相互摩擦的两个物体同时带上了等量异种电荷。
摩擦起电现象说明：（1）在通常情况下，原子呈中性，由原子组成的物体也呈中性．（2）不同物质的原子核束缚电子的本领不同．（3）两个物体相互摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带等量的负电．（4）“摩擦起电的原因是电荷从一个物体转移到另一个物体上，并不是摩擦创造了电荷．”
智能归例。题型一知道物质由分子组成，知道分子的概念。
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．分子是组成物质的仍能保持其化学性质的最小微粒。
d．以上说法都不对。
知识点知道分子的概念。
闯关点拨分子是人们认识物质微观世界的第一道大门，它是保持物质化学性质不变的一种最小微粒。而分子则由更小的微粒─原子组成。例如水分子由两个氢原子和一个氧原子所组成。
答选c例2 1mm3的一滴油滴在水面上，充分扩展后面积最大为3m2,则估测一下油分子的直径约为( )
a. 3.3×10 -6dm b. 3.3×10 -10 m c. 3.3×108m d. 3.3×10–6m
知识点用油膜法测分子的直径。
闯关点拨油膜法测分子直径是一个非常典型的测定微小分子直径的方法，设油分子的直径是d,且油分子是单个紧密排列成的，则有sd=v, 所以d=v/s=1mm3/3m2=1×10-9 m3/3m2=3.3×10—10m
选 b拓展题] 某中物质分子的直径为2×10-10m．假设将这种物质的分子一个个仅挨着排列，则在1mm内可以排列多少各分子？若将这么多的乒乓球（直径为4cm）用线沿直径方向串起来，那么这根线至少要多长？
闯关点拨模型是物理学中经常采用的一种处理方法，把分子当作球体就是一种模型．分子的大小一般用“直径”来表示．
解 1mm内可以容纳的分子数为n=（个），这根线的长度为l=5×106×4cm=2×107cm=2×105m=200km．
题型二了解固态、液态、气态的微观模型，并会解释一些有关的现象。
例物质的状态改变时体积发生改变，有关说法不正确的是（ ）
a．主要是由于构成物质的分子在排列上发生变化。
b．固体物质具有一定的形状和体积，是因为构成它们的粒子间有强大的作用力。
c．气态物质的分子的间距很大，分子间作用力极小，容易被压缩。
d．液态物质的分子间的作用力较固体分子间的作用力大。
知识点了解分子在固体、液体和气体状态下的结构。
闯关点拨本题主要考查分子在固体、液体和气体状态下的微观结构．固态物质中，分子间的排列十分紧密且有规则，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，就像学生坐在自己的座位上身子可以来回晃动一样．因此，固体物质具有一定的体积和形状．液体物质中，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，就像学生在自己的教室中交换座位，但又没有离开教室一样．因此，液体没有确定的形状，具有流动性．气态物质中，分子间距很大，并高速向四面八方运动，粒子之间的作用力很小，易被压缩．就好比学生在操场上玩，他们处于完全自由的状态，四处奔跑．因此，气体具有很强的流动性．
解选d题型三本组题主要考查你对原子结构的认识。
例1 知道了一切物质都是由分子、原子所组成，知道了原子是由带正电的原子核和带负电的电子所组成，就能解释物体的带电与不带电。一个物体没有带电，是因为（ ）
a．物体内部没有电荷。
b．物体内部原子个数与电子个数相等。
c．物体内原子核所带的正电荷总数与电子所带的负电荷总数相等。
d．物体内原子核的正电荷数与一个电子所带负电荷数相等。
知识点认识原子的核式模型。
闯关点拨原子是由核外电子和原子核组成的，而电子和原子核都是带电的，所以任何物体内部都有电荷。物体内部原子个数与电子个数一般是不等的，但是在通常情况下，原子核内的质子数与核外电子总数相等。由于质子与电子所带电的电性相反、电量相等，且中子是不带电的，所以原子是不带电的。
故一般情况下，物体对外也不显电性。
答选c中考典题精析。
考题1 关于卢瑟福提出的原子结构的核式模型，下列说法中错误的是（ ）
江苏省2024年中考题）
a．原子由质子和中子组成。
b．原子由原子核和电子组成。
c．原子的质量几乎集中在原子核内。
d．原子核位于原子中心，核外电子绕原子核高速旋转。
闯关点拨本题考查原子结构的核式模型．
解由原子的核式结构可知，原子由原子核和核外电子组成，原子核位于原子中心，核外电子绕原子核高速旋转．原子核的体积虽小，但原子的质量几乎集中在原子核内．质子和中子组成原子核．
答选a智能训练。
基础知识训练。
1．原子核是由质子和组成的。纳米技术是高新科学技术和工程技术，纳米是很小的长度单位，，若一个分子的直径为，则我国科学家制造的纳米碳纤维管的直径是，相当于___个分子一个一个排列起来的长度。（题型一）
2．电子的发现说明是可分的，质子和中子的发现说明是可分的；夸克的发现说明是可分的。 （题型二）
3．1g食盐中约有1.04×1022个分子，把1g食盐投入一个水库中，已知水库的蓄水量为4×109m3，如果食盐分子均匀分布在水库的水中，那么每立方厘米的水中约含有个食盐分子。 （题型一）
4．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．①②b．①③c．②①d．②④
5．下列对物体结构的描述，正确的是（ ）题型三）
a．固态物质结构的描述，就像学生做广播操一样。
b．液态物质的分子可以移动，就像操场上踢足球的学生一样可以在操场上跑动。
c．气态物质的分子几乎不受力，就像下课以后的同学可以自由活动。
6．早在19世纪末叶，汤姆逊就发现了电子，将人们的视线引入到原子的内部。 由此，科学家们提出了多种关于原子结构的模型。 通过学习，你认为原子结构与下列事物结构最接近的是：（ 题型二）
a．西红柿b．西瓜c．面包d．太阳系。
7．物质从液态变成气态的时候，体积变化的正确说法是（ ）题型三）
a．体积都变小b．体积都变大。
c．有的体积变大，有的体积变小d．无法判断。
8．下列说法中，不正确的是（ ）题型三）
a．固体有一定的形状和体积b．液体有一定的形状和体积。
c．液体有一定的体积，没有一定的形状 d．气体没有一定的形状和体积。
综合提高训练。
1．碳原子中有6个电子，碳原子的质量是氢原子质量的12倍，碳原子中有___个质子，__个中子。（题型二）
2．汤姆逊发现电子后，为什么说原子还有带正电的“东西”存在？答：因为题型二）
3．2000多年前，我国的庄子说过：“一尺之捶，日取其半，万世不竭．”我们假设：取1m长的木杆，每天截取一半，第二天截取剩下的一半里的一半……这样截取一百天，剩下的木杆长度为m；把这个长度与分子、原子核、夸克的直径比较，你对庄子的上述言论的理解是： 。
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