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从原子到太阳系
第一章
§1.1从原子到星系
中考对应考点:
分子、原子和太阳系(学习水平A)
课时目标:
1、知道原子、分子、质子、中子、电子、核子等基本概念;
2、了解原子模型的提出和建立的过程,理解行星模型;
3、了解地球、月球、太阳、行星和太阳系给人类带来的好处;
4、了解银河系和宇宙;
5、理解能的转换和守恒定律及能源的开发和利用。
重点难点:
1、原子的核式结构模型;
2、太阳系的组成
3、能的转化和守恒
知识精要:
一、原子的发现:
古希腊哲学家提出了最早的原子论,他认为物质是不连续的,分到最后是一些不可再分的颗粒,他把这种构成物质的颗粒叫做原子。
二、物质的组成:
1、物质是由组成的;原子是由
组成的;原子核是由组成的;又是由更小的微粒组成的。
2、在原子中,带正电,带负电,正常情况下原子所带的正电和负电相等,所以原子不显电性。
三、原子模型:
1、“葡萄干蛋糕模型”:
19世纪末,英国物理学家汤姆生在实验室中发现原子中存在着带负电的粒子,他把它命名为电子,从此打破原子是坚固的、不可再分的最微小粒子的观念。
汤姆生还根据原子显电中性的特点,猜想原子中必然有等量的正电荷存在,而这些正电荷就像液体一样均匀分布在原子里,这一模型被称为“葡萄干蛋糕模型”;
2、核式结构模型和“行星模型”:
英国科学家卢瑟福用比电子重7000倍的带正电的粒子作“炮弹”打击很薄的金箔,他发现绝大部分“炮弹”都能顺利穿过金箔,只有大约万分之一的“炮弹”从金箔上反弹回来。
显然原子内部有很大空隙,粒子“炮弹”可以毫无阻挡的穿过去;而折回的带正电的粒子不可能是撞上带负电的电子,而是撞击到比电子质量大很多的带正电粒子,万分之一的反弹概率说明这种粒子的体积很小。
卢瑟福把这种带正电荷、体积很小但质量比电子大很多的粒子叫原子核,从而提出了核式结构模型。
电子就像行星绕太阳转动一样在原子核外旋转,这一模型叫做“行星模型”
3、波尔原子模型:
电子带负电,原子核带正电,异种电荷相互吸引,为什么运转中的电子不会掉到原子核上去?
丹麦物理学家波尔根据物理学理论指出,原子核外有固定轨道,电子只能在这些固定分层轨道上运动,原子核外有很多个电子时,这些电子的分布遵守一定规律。
四、核能及核能的释放方式:
1、核能:
由于原子核的变化而释放的巨大能量叫做核能。
2、核能的释放方式有两种:
裂变和聚变
(1)裂变:
质量大的原子核分解为质量小的原子核的过程叫做裂变;
(2)聚变:
较轻的核结合成较重的核,会释放核能,这种现象叫做聚变。
五、太阳系:
1、太阳:
太阳是一颗巨大的、炽热的气体球,直径约为地球的109倍,通过核聚变释放核能,向太空稳定辐射光和热。
2、八大行星:
水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
3、*小行星、卫星和彗星:
在土星和天王星之间存在着10万个以上的小行星;太阳系中还有围绕在行星周围运动的天体,他们叫卫星,目前已发现的卫星共有66颗;在行星际空间还有环绕太阳运动的彗星,目前已发现1600颗。
4、*八大行星中最大的是木星,最奇特的是土星,最美丽的是地球(指蔚蓝色);人们将水星、金星、地球、火星称为类地行星;称木星、土星为巨行星;称天王星、海王星为远日行星;太阳系半径可达3.4亿光年。
六、能量的转化和守恒定律:
1、同一形式的能量转移是通过的方式来实现的;不同形式的能量转化是通过
来实现的。
2、能量不会凭空产生也不会凭空消失,它只是从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而能的总量总保持不变,这个规律叫做能量守恒定律。
热身预习:
1、最早提出原子一词的是()
A.亚里士多德B.柏拉图C.德谟克利特D.达·芬奇
2、下列关于分子特点说法正确的是()
A.组成物质的分子非常多B.分子一定是由单个原子组成的
C.分子就是原子D.肉眼看不到,但用显微镜看得到的颗粒就是分子
3、原子核由下列哪两种粒子组成()
A.中子和电子B.质子和电子C.质子和中子D.质子、中子和电子
4、下图中属于汤姆生模型的是();属于核式结构模型的是()
5、下列说法中正确的是()
A.地球及其他一切天体都是由物质组成的
B.宇宙中有的些物质是绝对静止的
C.构成宇宙的成分尚不清楚
D.宇宙不仅仅由物质组成
6、下列星球中属于卫星的是()
A.地球B.太阳C.月球D.土星
精解名题:
例1、下面哪一个实验揭示了原子核的存在()
A.奥斯特实验B.电磁感应实验C.散射实验D.托里拆利实验
解析:
此题考查原子核的发现。
英国科学家卢瑟福利用α粒子轰击其他原子,通过观察分析α粒子的散射现象,证明了原子核的存在。
故答案为C
例2、自从汤姆逊发现了电子,人们开始研究原子内部结构.科学家提出了许多原子结构的模型,在20世纪上半叶,最为大家接受的原子结构是下图中的()
解析:
考查了原子的核式结构。
原子是由位于中心的原子核和绕原子核高速运动的外围电子构成.故选D。
例3、下列微粒中不显电性的是()
A.中子B.质子C.电子D.原子核
解析:
此题考查了原子和原子核的结构。
原子核包括质子和中子,质子带正电,所以原子核也带正电,电子带负电,不带电的只有中子。
答案是A。
例4、下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是()
A.高山上滚下的石块越来越快,说明重力势能转化为动能
B.酒精燃烧时,将化学能转化为内能
C.发电机发电时,将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生
解析:
此题考查能量守恒定律
①判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,总是消耗的能量转化为得到的能.②能量既不能凭空产生也不能凭空消失,总是由一种能量转化为另一种能量,在转化的过程中能的总量保持不变.故答案D
方法小结:
1、知道物质的组成,原子的核式结构
2、知道太阳系的结构
3、了解能量守恒定律
巩固练习:
1、汤姆生最早发现了原子中存在一种带负电荷的粒子,证明了原子是可以再分的.汤姆生发现的这一粒子是()
A.中子B.质子C.电子D.原子核
2、最早发现中子的科学家是()
A.汤姆生B.卢瑟福C.波尔D.查德威克
3、同种元素的粒子尺度由小到大排列正确的是()
A.质子、原子核、原子 B.原子核、质子、电子
C.质子、原子核、中子 D.原子、原子核、质子
4、能量守恒是自然界的基本规律之一,下列能量的转化过程中,化学能转化为电能的是()
A.给手机中的锂电池充电 B.用干电池作电源
C.电灯泡发光 D.含碳物质燃烧
5、天体系统由小到大排列正确的是()
A.太阳系—银河系—地月系—总星系B.银河系—太阳系—河外星系—总星系
C.地月系—银河系-河外星系-总星系D.地月系—太阳系—银河系—总星系
6、当物体温度降低时()
A.物体一定放出了热量B.物体一定对外做了功
C.以上两种都有可能D.以上说法都不正确
7、关于能量和能源的利用,以下说法正确的是()
A.核电站是利用化学能来发电的
B.水能、风能和化石能源均是可再生资源
C.太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置
D.电能可以使电灯发光,同时产生内能,而这些内能无法自动地转化为电能
8、下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料:
太阳能是人类最基本的能源,它无污染、免费,还可以再生,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长.当太阳光照射地面时,1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J.太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经逐渐出现在我们的生活中…恰好,小明同学家最近想买一台太阳能热水器,在参考了以上资料后,他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:
(1)小明家每天大约需要100kg热水,用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间?
(2)对比效率为80%的电热水器,小明家每天可节约多少电能?
自我测试:
1、如图所示是(选填“汤姆生”或“卢瑟福”)首先提出的原子的核式结构模型示意图,由图可知:
原子是由和组成,原子核由中子和组成.
2、请把科学家与他们的贡献用线连起来.
卢瑟福首先提出分子思想
汤姆生发现中子
哥白尼提出原子核式模型
阿伏加德罗发现电子
查得威克提出“日心说”
3、在八大行星中,最大的行星是()
A.金星B.木星C.水星D.土星
4、原子弹爆炸发生的是;太阳通过向外稳定辐射光和热。
(选填核聚变或核裂变)
5、一个氢原子的直径约为()
A.10-10mB.10-7mC.10-13mD.10-16m
6、将人们首先带入微观世界的是()
A.质子的发现B.中子的发现C.电子的发现D.夸克的发现
7、19世纪与20世纪之交,物理学中的放射现象和电子的先后发现,不仅将人们的视线引入了原子的内部,而且更进一步驱使人类积极探索原子核的内部组成.某学习小组的同学在关于原子和原子核的讨论中有以下四种说法:
①原子是位于原子中心的原子核和核外电子组成的;
②多电子原子中,核外电子的能量是不同的,能量低的通常在离核较近的区域运动;
③原子的全部电荷和全部质量都集中在原子核里;
④原子核是由质子和中子组成的,质子的个数一定不等于中子的个数.
下列组合中都错误的是()
A.①②B.②④C.①③D.③④
8、关于核能下列说法正确的是()
A.物质是由原子构成的,原子中有原子核,所以利用任何物质都能得到核能
B.到目前为止,人类获得核能有两种途径,即重核裂变和轻核聚变
C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
9、围绕太阳运行的八大行星中,轨道离太阳最近的是,轨道离太阳最远的是;地球处在离太阳比较近的第条轨道上。
10、太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置,小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面l0m高的屋顶上.现需要将初温为10℃的100kg的水,加热到60℃,则:
(1)把这些水从地面输送到屋顶的热水器中,需要对水做多少功?
(2)这些水要从太阳那里吸收多少热量?
(3)遇到阴雨天,就要改用热水中的电辅助设备加热(加热功率为150OW),加热这些水需要多长时间?
[g=l0N/kg,C水=4.2×103J/(kg•℃)]
(4)实际使用电辅助设备加热时,需要的时间总是要比上述计算出的时间长一些,请你分析其中的原因有哪些.(至少写出两方面的原因).
参考答案
知识精要:
一、原子的发现:
1、德谟克利特
二、物质的组成:
1、分子(或原子)、位于中心的原子核和绕核远动的电子、质子和中子、质子和中子、夸克
2、原子核(或质子)、电子
六、能量的转化和守恒定律:
1、热传递、做功
热身预习:
1、C;2、A3、C4、DA5、A6、C
巩固练习:
1、C2、D3、A4、B5、D6、C7、D
8、解:
(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(45℃-25℃)=8.4×106J;
由题知Q吸=1.0×103J/(m2•s)×1.5m2×t×40%=8.4×106J;
∴t=1.4×104s≈4h;
(2)若用电热器供热
W×80%=Q吸=8.4×106J
∴W=1.05×107J;
自我测试
1、卢瑟福;原子核;电子;质子.
2、
3、B
4、核裂变、核聚变
5、A
6、C
7、D
8、B
9、水星、冥王星、三
10、解:
(1)根据重力的计算公式G=mg=l00kg×10N/g=1.0×103N
根据克服重力做功的计算公式得:
W=Gh=l000N×10m=1.0×104J
(2)根据热量的计算公式Q=Cm△t得:
Q吸=C水m水(t末一t初)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(60-10)℃=2.1×107J
(3)根据题意有Q吸=W=2.1×107J
根据电功的计算公式W=Pt得:
t=W/P=2.1×107J/1500w=1.4×104s=3.88h
(4)如:
电加热设备的实际功率可能小于1500瓦;
电加热时,因为散热的因素,也有能量损失.
答:
(1)需要对水做功1.0×104J,
(2)这些水要从太阳那里吸收2.1×107J的热量,
(3)加热这些水需要3.88h时间,(4)如:
电加热设备的实际功率可能小于1500瓦;
电加热时,因为散热的因素,也有能量损失.
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