1、第十六章第十六章 粒子和宇宙粒子和宇宙 一、探索微观世界的历程一、探索微观世界的历程 了解人类对探索物质微观结构的认识过程了解人类对探索物质微观结构的认识过程 了解电子的发现过程和原子的核式结构模型了解电子的发现过程和原子的核式结构模型 了解夸克模型了解夸克模型 了解纳米材料的应用了解纳米材料的应用 德谟克利特（公元前德谟克利特（公元前460460公元前公元前370370） “正像绿墙是正像绿墙是 由树干和枝叶由树干和枝叶 组成似的，大组成似的，大 自然的物都是自然的物都是 由看不见的微由看不见的微 小粒子小粒子原原 子构成。原子子构成。原子 不能消失，但不能消失，但 也不会无中生也不会无中生
2、 有。”有。” 德谟克利特德谟克利特 一、思维的火花一、思维的火花 二、走向科学二、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。以来并不为人们所认同。 直到直到1717世纪，以“化学之父”道尔顿和玻意耳为世纪，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。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（道尔顿（1766-1844） 原子、分子、物质原子、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
3、子组成，而是由几个原子相结合的分子构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。成的。 用 场 离 子 显 微 用 场 离 子 显 微 镜 拍 摄 的 钨 针 针 尖 镜 拍 摄 的 钨 针 针 尖 上 的 原 子 图 样 上 的 原 子 图 样 DNA分子结构分子结构 19世纪末到世纪末到20世纪的三十年代，对于电子、光谱世纪的三十年代，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。对原子和原子
4、核认识的升华。 三、揭开原子的”面纱”三、揭开原子的”面纱” 电子的发现电子的发现 十九世纪末，汤十九世纪末，汤 姆孙发现了电子，并姆孙发现了电子，并 知道电子是原子的组知道电子是原子的组 成部分。成部分。 阴极射线管阴极射线管 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？原子的呢？ 汤 姆 孙 提 出 汤 姆 孙 提 出 了 枣 糕 模 型 了 枣 糕 模 型 汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型 在汤姆孙的原子模型在汤姆孙的原子模型 中，
5、原子是一个球体；正中，原子是一个球体；正 电核均匀分布在整个球内，电核均匀分布在整个球内， 而电子都像枣核那样镶嵌而电子都像枣核那样镶嵌 在原子里面。在原子里面。 这个模型不久就被实这个模型不久就被实 验事实否定了。验事实否定了。 电子电子 正电荷正电荷 19091911年，英国物理学家年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了卢瑟福和他的助手们进行了粒子散粒子散 射实验。射实验。 粒子散射实验粒子散射实验 在原子的中心有一个很小的核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核叫做原子核。 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核 里里。带负电的电子在
6、核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 卢瑟福提卢瑟福提 出的原子出的原子 核式结构核式结构 原子的核式结构原子的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分原子内部是十分 “空旷空旷”的的，举一个简单的例子：举一个简单的例子： 体育场体育场 原子原子 原子核原子核 1919年年，卢瑟福用粒子轰击氮核卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子得到了质子，进而进而 猜想原子核内存在不带电的中子猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查这一猜想被他的学生查 德威克用实验证实德威克用实验证实，并得到公认并得到公认。 质子质子 中子中子 核子核子 质子数质子数
7、 核电荷数核电荷数 原子核的组成原子核的组成 四、探索未有穷期四、探索未有穷期 1964年，美国物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂年，美国物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂 田昌一的研究基础上，提出了质子、中子、介子、超子田昌一的研究基础上，提出了质子、中子、介子、超子 等都是由三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下等都是由三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下 夸克、奇异夸克。夸克、奇异夸克。 夸克模型夸克模型 盖尔曼（盖尔曼（1929- ） 五、纳米科技：从幻想到现实五、纳米科技：从幻想到现实 1纳米是纳米是10-9米，纳米科技指的是在纳米尺度上了米，纳米科技指的是在纳米尺度上了 解和控制
8、物质时，发现的新现象，发明的新技术。解和控制物质时，发现的新现象，发明的新技术。 纳米氧化钛纳米氧化钛 纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物品既能耐沸纳米钛可耐腐蚀，用其涂覆的物品既能耐沸 水，又能在海水中浸泡水，又能在海水中浸泡10年不损，它还有神奇的年不损，它还有神奇的 自我修复能力，可作为金属、非金属材料通用的自我修复能力，可作为金属、非金属材料通用的 修补剂。修补剂。 纳米牛仔裤纳米牛仔裤 纳米零件纳米零件 纳米薄膜纳米薄膜 华裔科学家丁肇中在华裔科学家丁肇中在1974年又发现了一种称为年又发现了一种称为 J的粒的粒 子，因而获得子，因而获得1976年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 阅读材
9、料阅读材料 1.原子核是由原子核是由_和和_组成的组成的，其中其中_带正带正 电电，_不带电不带电，所以原子核带所以原子核带_。 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. 汤姆孙发现了电子汤姆孙发现了电子 B. 卢瑟福用卢瑟福用粒子从氦原子核中打出了质子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查德威克提出夸克的设想 D. 盖尔曼发现了中子盖尔曼发现了中子 A 质子质子 中子中子 质子质子 中子中子 正电正电 3.下列实例中，利用纳米材料特殊作用的是（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”漆，漆能吸附在为了装饰，在墙壁上涂刷了“立邦”漆，漆能吸附在 墙上墙上 B. 用胶水可以把两张纸粘在一起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小雨天气，羽绒服装不易被雨水淋湿 C
