探索微观世界的历程.ppt

* * * * * * * * * * * * * 第十六章 粒子和宇宙 一、探索微观世界的历程 德谟克利特（公元前460－公元前370） “正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，大自然的物都是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 一、思维的火花 二、走向科学 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“化学之父”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） 原子、分子、物质 1811年，意大利的科学家阿伏伽德罗进一步指出，物质一般不是直接由原子组成，而是由几个原子相结合的分子构成的。 　　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 展示图片: 水分子分布图. 19世纪末到20世纪的三十年代，对于电子、光谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的理论，导致人们对原子和原子核认识的升华。 三、揭开原子的”面纱” 电子的发现 十九世纪末，汤姆孙发现了电子，并知道电子是原子的组成部分。 阴极射线管 由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢？ 汤姆孙提出了枣糕模型 汤姆孙的原子模型 在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都像枣核那样镶嵌在原子里面。 这个模型不久就被实验事实否定了。 电子 正电荷 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了α粒子散射实验。 α粒子散射实验 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 卢瑟福提出的原子核式结构 原子的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子： 体育场 原子 原子核 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。 质子 中子 核子 质子数 核电荷数 原子核的组成 四、探索未有穷期 探索未有穷期 人们很快从实验中陆续发现了更多的粒子，1964盖尔曼继承了他们的长处，提出质子、中子、介子、超子都由三种基础粒子组成，他们分别称为上夸克，下夸克和奇异夸克，科学界把这一模型称为夸克模型 质子 盖尔曼（1929- ） 继盖尔曼之后，人们又相继发现了粲夸克，底夸克和顶夸克。探索未有穷期，你们从这里迈向科学之门 五、纳米科技：从幻想到现实 1纳米是10-9米，纳米科技指的是在纳米尺度上了解和控制物质时，发现的新现象，发明的新技术。 纳米氧化钛 纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不损，它还有神奇的自我修复能力，可作为金属、非金属材料通用的修补剂。 纳米牛仔裤 纳米零件 纳米薄膜 华裔科学家丁肇中在1974年又发现了一种称为J／Ψ的粒 子，因而获得1976年诺贝尔物理学奖。 阅读材料 1.原子核是由______和_____组成的，其中________带正电，________不带电，所以原子核带___________。 2.关于一些微观粒子的发现或提出，下列说法正确的是 （ ） A. 汤姆孙发现了电子 B. 卢瑟福用α粒子从氦原子核中打出了质子 C. 查德威克提出夸克的设想 D. 盖尔曼发现了中子 A 质子 中子 质子 中子 正电 3.下列实例中，利用纳米材料特殊作用的是（ ） A. 为了装饰，在墙壁上涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在墙上 B. 用胶水可以把两张纸粘在一起 C. 用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎，具有一定的塑性 D. 小雨天气，羽绒服装不易被雨水淋湿 C * * * * * * * * * * * * * * * * *