12.1走进微观（课件）2025-2026学年八年级物理全册沪科版（2024）

12.1 走进微观一、探索微观世界的历程人类对物质组成的探索从未停止，从古代的哲学猜想到现代的科学实验，我们对微观世界的认识不断深化。古代思想家早已提出关于物质构成的猜想。古希腊哲学家德谟克利特认为，万物都是由不可分割的微小粒子 ——“原子” 构成的，“原子” 一词在希腊语中意为 “不可分割”。我国古代思想家墨子也提出了 “端” 的概念，认为物质被分割到最后会得到不可再分的最小单元。17 世纪，科学家通过实验开始建立对微观世界的科学认识。英国科学家罗伯特・胡克用自制显微镜观察软木薄片，发现了类似小房间的结构，将其命名为 “细胞”，开启了微观观察的先河。19 世纪初，英国科学家道尔顿提出了近代原子学说，认为物质是由原子构成的，原子是不可再分的实心球体，同种原子的性质和质量都相同。19 世纪末到 20 世纪初，一系列重大发现推动了微观世界研究的飞跃。汤姆生发现了电子，打破了 “原子不可再分” 的传统观念，提出了 “葡萄干布丁” 模型，认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在其中。卢瑟福通过 α 粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，认为原子中心有一个很小的原子核，电子在核外绕核运动。之后，玻尔、薛定谔等科学家进一步完善了原子结构理论，逐步揭开了微观世界的神秘面纱。二、物质的微观构成（一）物质由分子组成我们身边的一切物质，无论是固态、液态还是气态，都是由极其微小的粒子 —— 分子组成的。分子是保持物质化学性质的最小微粒。分子的体积非常小，通常以 10⁻¹⁰米为单位来度量（1 纳米 = 10⁻⁹米，分子直径约为 0.1 纳米左右）。例如，一个水分子的直径约为 4×10⁻¹⁰米，如果把水分子紧密排列，1 立方厘米的水中大约含有 3.35×10²² 个水分子，这么多的分子如果让一个人去数，每秒数 1 个，大约需要数 1 万亿年才能数完。分子之间存在空隙。将 50 毫升水和 50 毫升酒精混合后，总体积小于 100 毫升，这是因为水分子和酒精分子之间存在空隙，混合时分子相互填充了对方的空隙。固体和液体分子之间的空隙较小，气体分子之间的空隙较大，所以气体容易被压缩，而固体和液体很难被压缩。（二）分子由原子构成分子并不是微观世界的最小单元，分子是由原子构成的。例如，一个水分子（H₂O）由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成；一个二氧化碳分子（CO₂）由 1 个碳原子和 2 个氧原子构成。不同的物质由不同的原子构成，原子的种类决定了元素的种类。目前，人类已经发现的元素有 118 种，正是这些种类有限的原子，通过不同的组合方式构成了千千万万种不同的物质。（三）原子的结构原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的。原子核带正电，电子带负电，电子在原子核的引力作用下绕核做高速运动。原子核的体积非常小，只占原子体积的几千亿分之一，但原子的几乎全部质量都集中在原子核上。原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电，一个质子所带的电荷量与一个电子所带的电荷量相等。不同原子的核内质子数不同，质子数决定了原子的种类。例如，氢原子的核内只有 1 个质子，氦原子的核内有 2 个质子，碳原子的核内有 6 个质子。核外电子的数量与核内质子数量相等，所以整个原子呈电中性。电子的质量很小，约为质子质量的 1/1836。电子在核外的运动状态比较特殊，它不像行星绕太阳那样有固定的轨道，而是在一定的空间范围内做无规则的高速运动，我们可以用 “电子云” 来描述电子在核外空间出现的概率分布。三、微观粒子的特性（一）微观粒子在永不停息地做无规则运动一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，这种运动叫做分子的热运动。温度越高，分子的热运动越剧烈。我们可以通过扩散现象来证明分子的热运动。将一滴红墨水滴入一杯清水中，过一段时间后，整杯水都会变红，这是红墨水分子在水中做无规则运动的结果。在气体中，扩散现象更加明显，比如在房间里打开一瓶香水，很快就能在房间的各个角落闻到香味。（二）微观粒子之间存在相互作用力分子之间同时存在着引力和斥力。当分子之间的距离较小时，斥力起主要作用，表现为分子之间相互排斥；当分子之间的距离较大时，引力起主要作用，表现为分子之间相互吸引；当分子之间的距离等于平衡距离时，引力和斥力相等，分子处于平衡状态。固体很难被拉伸，是因为分子之间存在引力；固体和液体很难被压缩，是因为分子之间存在斥力。当分子之间的距离大于分子直径的 10 倍以上时，分子之间的相互作用力变得十分微弱，可以忽略不计。四、微观世界与宏观世界的联系微观世界的结构和特性决定了宏观物质的性质。例如，金属之所以具有良好的导电性，是因为金属原子的核外有自由电子，这些自由电子可以在电场的作用下定向移动形成电流；金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但由于碳原子的排列方式不同，金刚石坚硬无比，而石墨却比较柔软，并且具有良好的导电性。通过对微观世界的研究，我们可以更好地理解宏观物质的性质和变化规律，从而推动材料科学、化学、生物学等众多学科的发展。例如，科学家通过研究半导体材料的微观结构，发明了晶体管和集成电路，为信息技术的飞速发展奠定了基础；通过研究生物分子的微观结构，我们可以了解生命活动的奥秘，开发新的药物和治疗方法。五、课堂小结人类对微观世界的探索经历了漫长的历程，从古代的哲学猜想到现代的科学理论，不断深化对物质构成的认识。物质是由分子组成的，分子由原子构成，原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。微观粒子具有体积小、永不停息地做无规则运动、粒子之间存在相互作用力等特性。微观世界的结构和特性决定了宏观物质的性质，研究微观世界对推动科学技术发展具有重要意义。六、课后练习下列关于分子的说法中，正确的是（ ）A. 分子是构成物质的最小微粒B. 分子是保持物质物理性质的最小微粒C. 分子是保持物质化学性质的最小微粒D. 分子是不可再分的微粒请举例说明分子在永不停息地做无规则运动。原子是由什么组成的？原子核又是由什么组成的？为什么固体很难被拉伸，也很难被压缩？结合生活实际，谈谈你对微观世界与宏观世界联系的理解。2024沪科版物理八年级全册12.1走进微观第十二章 小粒子与大宇宙授课教师： . 班 级： . 时 间： . 从无限的宇宙到微小的基本粒子，物质以各种各样的形态展现着，宇宙及微观领域到底有多大呢？ 目前，人类能观测到的空间最远已到达1026m的宇宙深处。状元成才路我们周围的一切，包括有生命的和无生命的，都是物质。物质在不停地运动，并以各种各样的形态存在着。目前，人类的探索，也到达了距离我们 1026m 的宇宙深处。宇宙的尺度你了解物质的尺度吗？知识点1 自然的尺度宏观物体的尺度上海中心大厦高度632m成年长颈鹿身高通常在4.5~6m该刻度尺的分度值为1mm 随着现代科技的发展，科学家的研究已深入 10-19m的微观领域。微观物体的尺度人的头发丝的直径大约是60～80 μm人体细胞的直径大约是10～20 μm病毒的直径通常在100nm左右例1 地球、太阳系、电子、原子按空间尺度由大到小的排列顺序是（ ）A.太阳系、地球、电子、原子B.电子、原子、地球、太阳系C.太阳系、电子、原子、地球D.太阳系、地球、原子、电子D知识点2 探索物质的组成1.古人对物质组成的认识 物质是由什么组成的呢？从古至今，人们一直在探寻这个问题的答案。2.分子和原子分子的体积很小：其直径通常以10-10m来度量，无法用肉眼直接观察。分子的特点：分子的质量很小：一个水分子的质量约为3×10-26 kg。分子的数目巨大： 1cm3的水中大约有 3.34×1022个水分子。 随处存在的碳原子——铅笔芯中的石墨、闪闪发光的钻石、空气中的二氧化碳、净水器中的活性炭都含有碳原子。一个碳原子的半径约为 7.7×10 -11m，质量约为 1.99×10 -26kg。后来，人们又发现分子也有结构，它们是由原子构成的。通常，物质是由分子或原子构成的。电子显微镜(EM)等现代科学工具的发明，揭开了微观世界神秘的面纱，使我们能够观察到分子或原子。例2 关于分子和原子，下列说法中正确的是（ ）A.分子的体积很大B.分子是最小的粒子C.分子能用肉眼直接观察D.通常，物质由分子或原子构成D知识点3 探索微观粒子1.人类探索粒子结构的历程19世纪初，人们已发现分子由原子构成原子核式结构模型模型法2.原子的结构原子原子核电子质子中子——夸克——夸克不显电性带正电带负电带正电不带电原子核内质子所带正电荷数和核外的电子所带负电荷数相等，因此整个原子不显电性。科学书屋物质世界的大致尺度主题情境图中“一尺之棰，日取其半，万世不竭……”的思想，是我国古代大思想家庄子远在古希腊原子论之前就提出的，人类立足“有限”，却一直相信“无限”，就像一根砍不完的木头。 了解物质的组成1.庄子的这句话里面包含了古代关于物质______可分的思想。无限2.假如给庄子一台显微镜观察分子。你会给庄子提供一台______(填“光学”或“电子”)显微镜。电子 探索微观粒子3.工厂伐木时，飞出很多木头屑，一粒木头屑______(填“是”或“不是”)一个分子。不是 C   AA.卢瑟福B.汤姆孙C.阿伏伽德罗 原子核像是被金箔弹了回来。根据实验现象，科学家提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是________。(3)原子核式结构模型与下列哪个模型相似( ) DA.枣糕B.西瓜C.苹果D.太阳系 电子质子质子中子可以信息可知：原子核内中子______ (填“可以”或“不能”)再分。 知道自然的尺度 夸克木头状元成才路走进微观自然的尺度物质的组成——物质由分子或原子组成微观粒子原子核核外电子质子中子分子原子谢谢观看！