小粒子与大宇宙(精品).ppt

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1、走进微观走进微观自然的尺度物质的组成微观粒子看不见得运动探索宇宙什么是分子？物质的组成结构是什么？分子是以分子晶体为类型的物质（即分子晶体）的最小单分子是以分子晶体为类型的物质（即分子晶体）的最小单位。位。比如气态的水（水蒸气）中，众多水分子（比如气态的水（水蒸气）中，众多水分子（H2O）无序的空间排列导致宏观水的呈现。对于单个水分子，它无序的空间排列导致宏观水的呈现。对于单个水分子，它是可以被是可以被“独立出来独立出来”的。的。物质的组成结构指的则是物质围观的组成与空间排列（即物质的组成结构指的则是物质围观的组成与空间排列（即结构），范围较广，所有物质都可以由此表述。如：氯化结构），范围较广

2、，所有物质都可以由此表述。如：氯化钠（食盐）晶体中粒子间（钠离子及氯离子）以间隔排列钠（食盐）晶体中粒子间（钠离子及氯离子）以间隔排列的方式呈现正方体的样子。化学式是可以表示所有这些的。的方式呈现正方体的样子。化学式是可以表示所有这些的。对于四大晶型（原子晶体、分子晶体、离子晶体、金属晶对于四大晶型（原子晶体、分子晶体、离子晶体、金属晶体）而言，只有分子晶体的最小结构（比如水分子）是确体）而言，只有分子晶体的最小结构（比如水分子）是确定的；其他的都不能确定（事实上仅仅可以确定比例）定的；其他的都不能确定（事实上仅仅可以确定比例）。分子最早提出比较确切的分子概念的化学家是意大利阿伏伽德罗，他于1

3、811年发表了分子学说，认为：“原子是参加化学反应的最小质点，分子则是在游离状态下单质或化合物能够独立存在的最小质点。分子是由原子组成（构成）的，单质分子由相同元素的原子组成（构成），化合物分子由不同元素的原子组成（构成）。在化学变化中，不同物质的分子中各种原子进行重新结合。”粒子散射实验实验用准直的射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有18000 的粒子偏转角大于90，甚至观察到偏转角等于150的散射，称大角散射，更无法用汤姆孙模型说明。粒子散射实验意义 1911年卢瑟福提出原子的有核模型(又称原子

4、的核式结构模型），与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动，由此导出粒子散射公式，说明了粒子的大角散射。卢瑟福的散射公式后来被盖革和马斯登改进了的实验系统地验证。根据大角散射的数据可得出原子核的半径上限为10-14米，此实验开创了原子结构研究的先河。这个实验推翻了J.J.汤姆孙在1903年提出的原子的葡萄干圆面包模型，认为原子的正电荷和质量联系在一起均匀连续分布于原子范围，电子镶嵌在其中，可以在其平衡位置作微小振动，为建立现代原子核理论打下了基础。原子论原子论1803年，年，10月月18日，道尔顿在曼彻斯特的学会上第一日，道尔顿在曼彻斯特的学会上第一次宣读了他的有关原子论的

5、论文。论文中说了如下几个原次宣读了他的有关原子论的论文。论文中说了如下几个原子论的要点：子论的要点：1元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，既不能创造，也不能毁灭和再分割，它们在一切化学变化既不能创造，也不能毁灭和再分割，它们在一切化学变化中本性不变。中本性不变。2同一元素的原子，其形状、质量及性质是相同的；同一元素的原子，其形状、质量及性质是相同的；不同元素的原子则相反。每一种元素以其原子的质量为其不同元素的原子则相反。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征（此点乃道原子论的核心）。最基本的特征（此点乃道原子论的核心）。3不同元素的原子以简

6、单数目的比例相结合，形成化不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化合物。化合物的原子称为复杂原子，其质量为所含各元素合物。化合物的原子称为复杂原子，其质量为所含各元素原子质量的总和。同一种复杂原子，其形状、质量及性质原子质量的总和。同一种复杂原子，其形状、质量及性质也必然相同。也必然相同。原子原子原子非常小非常小,其直径大约有千万分之一毫米。其直径大约有千万分之一毫米。虽然原子很虽然原子很小小,但它却是由位于原子中心的但它却是由位于原子中心的原子核原子核和一些微小的电子和一些微小的电子组成的组成的,这些电子绕着原子核的中心运动这些电子绕着原子核的中心运动,就像太阳系的行就像太阳系的行星绕着

7、太阳运行一样。星绕着太阳运行一样。原子在化学反应中是最小的微粒原子在化学反应中是最小的微粒 无法再变化无法再变化.原子是由原子是由原原子核子核和荷外电子构成。原子核由和荷外电子构成。原子核由质子质子和中子构成，而质子和中子构成，而质子和中子由三个和中子由三个夸克夸克构成。电子的质量为构成。电子的质量为9.1091x10-28克，克，而质子和中子的质量分别是电子的而质子和中子的质量分别是电子的1836倍和倍和1839倍。倍。原子 原子核(带正电)质子(+)中子(不带电)核外电子(带负电)分子动理论（1）物质是由大量分子组成的 分子之间存在间隙（2）一切分子都在永不停息地做无规则运动；（3）分子之

8、间存在着相互作用的引力和斥力。宇宙宇宙宇宙（宇宙（Universe）是由空间、时间、物质和能量，）是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切所构成的统一体。是一切空间和时间空间和时间的综合。一的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算，爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄宇宙年龄大约大约200亿年。亿年。宇宙星系宇宙星系在天文学中，我们把这种由千百亿颗恒星以及分布在它在天文学中，我们把这种由千百亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体、宇宙尘埃等

9、物质构成的，占据了成千们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的，占据了成千上万亿光年空间距离的上万亿光年空间距离的天体系统天体系统叫做叫做“星系星系”。我们的太。我们的太阳，就是银河系中普通的，也是最有代表性的一颗恒星。阳，就是银河系中普通的，也是最有代表性的一颗恒星。银河并不是宇宙中惟一的星系，通过各种方法，人们银河并不是宇宙中惟一的星系，通过各种方法，人们已经观察到的星系，已经有好几万个了。不过，由于距离已经观察到的星系，已经有好几万个了。不过，由于距离太遥远，它们看起来远不如银河那么壮丽。借助望远镜，太遥远，它们看起来远不如银河那么壮丽。借助望远镜，它们看起它们看起 来还只像朦胧的云雾。离咱们银河系最近的星系来还只像朦胧的云雾。离咱们银河系最近的星系大麦哲伦星云和大麦哲伦星云和小麦哲伦星云小麦哲伦星云，距离我们银河系也有，距离我们银河系也有十几万光年。一般地，我们把除银河以外的星系，统称为十几万光年。一般地，我们把除银河以外的星系，统称为“河外星系河外星系”。