【導(dǎo)讀】原子核和帶負(fù)電的電子組成。這些內(nèi)容建議用多種形式來描述原子、分子模型，如“用圖形、文字和語言描述原子、分子模型”1。2．能從生活、自然中的一些簡單熱現(xiàn)象推測分子熱運(yùn)動的一些特點(diǎn)?，F(xiàn)象和分子熱運(yùn)動的聯(lián)系。從可以直接感知的現(xiàn)象推測不可直接感知的事物，這是物理學(xué)中常用的方法。要求學(xué)生能夠初步認(rèn)識分子的熱運(yùn)動，還要初步接觸這種方法。在不停地運(yùn)動，擴(kuò)散到地面的土層中了。了解人類探索微觀世界的歷程，并認(rèn)識這種探索將不斷深入。像資料”2，或通過圖片、文字等了解原子核式結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人造衛(wèi)星發(fā)射成功，載人飛船進(jìn)入太空。該標(biāo)準(zhǔn)是要求學(xué)生初步了解物質(zhì)世界主要物體的大致尺度。?！靶行悄Ｐ汀?，知道托勒玫的“地心說”和哥白尼的“日心說”兩種宇宙模型。的過程，教材在這方面作了充分的展示，這些史料會有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

　　

【正文】 在組織全體學(xué)生匯報交流時，要明確： 太陽系家族的成員，銀河系的形狀和大致范圍，宇宙的結(jié)構(gòu)層次和大致尺度。對于宇宙的結(jié)構(gòu)層次和大致尺度，除了閱讀圖 1043外，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生采用自己喜歡的方式，如語言（編寫口訣或順口溜）、圖形、圖表、組織結(jié)構(gòu)圖、樹形圖等，描述宇宙的結(jié)構(gòu)圖景。 開發(fā)新家園 這部分內(nèi)容是飛出地球的繼續(xù)?？梢圆捎糜懻摲绞?，讓學(xué)生發(fā)揮豐富的想像力，暢 游宇宙，設(shè)計在其他星球上建 造 家園 ，也可讓學(xué)生就在其他星球上建設(shè)新家園提出疑問?？傊@部分內(nèi)容的教學(xué)，意在開闊學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生探究星際航行、探尋外星生命、建設(shè)地外家園的熱情和夢想。 另外，建議在本章內(nèi)容的教學(xué)結(jié)束后，組織學(xué)生觀看科普電影《宇宙與人》。 4．教學(xué)評價 ●課堂測評 1． 太陽系的八大行星分別為 、 、 、 、 、 、 、 ，離太陽最遠(yuǎn)的是 。我們 生活的地球離太陽約 km，它繞太陽旋轉(zhuǎn)一周大約需要 d（天）。 2． 2021 年 1 月，美國 “勇氣號 ”探測器成功地在太陽系某大行星表面登陸，并開始了對該行星的探索，該行星位于（ ） A．火星和土星軌道之間 B．水星和地球軌道之間 C．地球和木星軌道之間 D．火星和木星軌道之間 3． 光的 傳播 速度是 300000km/s， 光在 一年時間 內(nèi)傳播的距離是 km，稱為 1光年，記作 1 .。已知光從銀河系的一邊達(dá)到 另一 邊所用的時間是 100000 年，則 銀河系的范圍相當(dāng)于 km。 4． 距離 地球最近的恒星是（ ） A．太陽 B．比鄰星 C．金星 D．月球 5． 將星系從大到小排列，正確的是（ ） A．總星系、銀河系、太陽系、地月系 B．太陽系、銀河系、總星系、地月系 C．銀河系、太陽系、總星系、地月系 D．太陽系、銀河系、地月系、總星系 6． 下列說法中錯誤的是（ ） A．月亮是地球的衛(wèi)星，繞地球轉(zhuǎn)動 B．太陽系和銀河系是宇宙中并列的兩大星系 C．太陽系是銀河系中的一個星系， 它比銀河系小得多 D．天王星、海王星都是繞太陽運(yùn)動的 7． 下列有關(guān)黑洞的說法，錯誤的是（ ） A．黑洞是一種密度極大的天體 B．黑洞是在恒星衰亡的過程中發(fā)生爆炸后留下的 C．黑洞的引力極強(qiáng)，任何物質(zhì)都不能從該處逃逸 D．黑洞是科幻小說中的一種設(shè)想，實際并不存在 8． 孫悟空一個筋斗可翻十萬八千里，即 104km，織女星離地球約 1014km，那么孫悟空要翻多少個筋斗才能到達(dá)織女星？如果孫悟空每秒鐘翻一個筋斗，那他要連續(xù)不停地翻多少年才能到達(dá)織女星？ 【 參考答案 】 1．水星 金星 地球 火星 木 星 土星 天王星 海王星 海王星 108km 365 2． C 3． 1012 1017 4． A 5． A 6． B 7． D 8． 109 135 ●“自我評價與作業(yè) ”指導(dǎo) 3 均略。 四、 課程資源 1． 古希臘的原子論思想 自泰勒斯提出 “萬物源于水 ”這個命題以來，自然哲學(xué)家們都相繼發(fā)展了對自然現(xiàn)象進(jìn)行說明的理論。早期的人們都把自然現(xiàn)象歸于某種單一的自然物質(zhì)，如水、氣、火等，古希臘的 “四因素說 ”和中國古代的 “五行說 ”都屬于這類學(xué)說，這種作法雖然完成 了對自然界的統(tǒng)一解釋，但并不令人信服。人們都知道，自然界中既有水，也有火。但常言說得好，水火不相容，它們分明是兩種完全不同的東西，為什么水本質(zhì)上就是火或者反過來火本質(zhì)上就是水呢 ?如此看來，用單一的自然物質(zhì)作為自然界統(tǒng)一的基礎(chǔ)是行不通的。自然界的現(xiàn)象和事物是復(fù) 雜多樣的，將 “多 ”統(tǒng)一成 “一 ”是不大容易的，特別是在現(xiàn)象的層次上，更是不能服人。由于“多 ”與 “一 ”的矛盾不能解決，科學(xué)思想的概念基礎(chǔ)不能牢固建立，科學(xué)的大發(fā)展就不可能。 原子論者留基伯（活躍在公元前 440 年左右）、德謨克里特（約前 460—約前 370）是愛 奧尼亞人，前者生于米利都，后者生于希臘北部的阿布德拉，他們提出了科學(xué)思想史上極為重要的原子論思想。原子論主張，世界是統(tǒng)一的，自然現(xiàn)象可以得到統(tǒng)一的解釋，但統(tǒng)一不是在宏觀的層次上進(jìn)行的，不是將一些自然物歸結(jié)為另一些自然物，而是將宏觀的東西歸結(jié)為微觀的東西，這些微觀的東西就是原子。 把一個物體一分為二，它變得更小，但仍然是一個物體，它還可以被一分為二。這個過程是否可以無限地進(jìn)行下去呢？原子論者說，不能。分割過程進(jìn)行到最后，必然會有一個極限，這個極限就是原子。所謂原子，在希臘文中的意思就是不可再分割的東西。原子太 小，我們看不見，但世界上的萬事萬物都是由原子構(gòu)成的，世界的共同基礎(chǔ)是原子。 為什么世界上諸種事物會彼此不一樣呢？原子論回答說，這是因為組成它們的原子在形狀、大小、數(shù)量上不一樣。這個回答看似平常，但非同一般。我們知道，世界上豐富多彩的事物之所以難以統(tǒng)一，原因在于，它們看起來彼此有質(zhì)的區(qū)別，原子論把這些質(zhì)的區(qū)別還原成一些量上的差異，就使統(tǒng)一的自然界可以用數(shù)的科學(xué)來描述。我們知道數(shù)學(xué)在今天對于自然科學(xué)是必不可少的，之所以會這樣，因為有原子論這樣的思想基礎(chǔ)。 原子論在希臘時代還只是思辨的產(chǎn)物，主要是一種哲學(xué)理論，不 是科學(xué)理論，原子論者留基伯和德謨克里特本人并不是科學(xué)家。但是作為一種杰出的科學(xué)思想，原子論有其重要的歷史地位。近代科學(xué)重新復(fù)興了原子論，并在實驗基礎(chǔ)上構(gòu)造了物質(zhì)世界的原子結(jié)構(gòu)。今天， “原子 ”已不再是一種哲學(xué)的思辨，而是一個物理學(xué)概念。物質(zhì)由分子構(gòu)成，分子由原子構(gòu)成，而原子則由原子核和核外電子組成。 20 世紀(jì)，人們對原子核的內(nèi)部組成又有了新的發(fā)現(xiàn)。這一切科學(xué)成就都根源于 2500 年前古希臘原子論者的天才猜想。 （ 選自 吳國盛《科學(xué)的歷程》 北京大學(xué)出版社） 2． 中國古代的“五行說”和古希臘的“四元素說” 五行學(xué)說是我 國古代人民創(chuàng)造的一種哲學(xué)思想。它以日常生活 中常見 的五種物質(zhì)金、木、水、火、土作為構(gòu)成宇宙萬物及各種自然現(xiàn)象變化的基礎(chǔ) 要素 。五行說把自然界一切事物的性質(zhì)納 入 這五大類的范疇 ，認(rèn)為 宇宙是由金 、 木 、 水 、 火 、 土五種基本物質(zhì)所構(gòu)成的，是金 、 木 、 水 、 火 、 土五種基本物質(zhì)相雜相和而化生的。 五行說認(rèn)為， 這五 種元素 各有不同屬性，如木有生長發(fā)育之性；火有炎熱、向上之性；土有和平、存實之性；金有肅殺、收斂之性；水有寒涼、滋潤之性。 這 五種元素在天上形成五星，即金星、木星、水星、火星、土星，在地上就是金、木、水、火、土五種物質(zhì)，在人就是 仁、義、禮、智、信五種德性。 五行 之間 有相生相克的關(guān)系。相生，指它們可以依照一定的順序相互生成。相克，指它們之間依照另一順序相互克制。其具體的相生關(guān)系為木生火、火生土、土生金、金生水、水生木，相克關(guān)系為木克土、土克水、水克火、火克金、金克木。 五行說認(rèn)為，正是五行的相生相克才化生出了世間的萬事萬物。 古希臘的哲學(xué)家伊壁鳩魯認(rèn)為：一切物質(zhì)都由四種原材料，或者說元素，加上第五種不可名狀而且游移不定的物質(zhì)構(gòu)成。這四種元素是土、水、空氣和火，它們被視為是干、濕、冷、暖等特性的結(jié)合體。干和冷產(chǎn)生土，因此才有了泥土和石頭； 而水的成分是濕和冷。亞里士多德認(rèn)為，光是暖和濕的混合物；在另一方面，暖和干形成火。按照四元素的理論看來，一棵破土而出的植物，是石頭 (土 )和水同太陽光中的火的一種結(jié)合。樹木被砍伐并曬干后，便失去水元素，這樣就能燃燒了。樹木在燃燒后變成了石頭 (也即灰 )和火。這種觀點(diǎn)得到了亞里士多德的支持。這樣簡單的解釋人人都能理解。因此比起難以想象的原子論來，四元素論的信徒要多得多。伊壁鳩魯和亞里士多德的土、水、空氣、火四元素論被普遍接受，并維持了許多世紀(jì)。 “四元素說”認(rèn)為，不同物質(zhì)是由這四種不同元素 依不同比例組合而成。在中 世紀(jì) 的歐洲 ，四元素說曾經(jīng) 是 煉金術(shù)的理論依據(jù)。煉金術(shù)士們認(rèn)為只要改變物質(zhì)中這四種 元素 的比例，即可使普通金屬變?yōu)辄S金。四元素說承認(rèn)了世界的物質(zhì)性，是其進(jìn)步的一面。但是卻使化學(xué)的發(fā)展長期受到了阻礙。直到波義耳才否定了四元素說的錯誤，使得化學(xué)得以迅速發(fā)展。 3． 電子的發(fā)現(xiàn) 電子的發(fā)現(xiàn)是與陰極射線的實驗研究聯(lián)系在一起的，而陰極射線的發(fā)現(xiàn)和研究是從真空放電現(xiàn)象開始的。 1858 年，德國物理學(xué)家譜魯克在利用德國玻璃工蓋斯勒發(fā)明的蓋斯勒放電管研究氣體放電時，發(fā)現(xiàn)對著陰極的管壁上出現(xiàn)了美麗的綠色光輝。 1876 年德國物理學(xué)家哥爾德斯 坦證實這種綠色光輝是由陰極上所產(chǎn)生的某種射線射到玻璃上產(chǎn)生的，他把這種射線命名為 “陰極射線 ”。 “陰極射線 ”到底是什么？這個問題引起物理學(xué)界一場大爭論。法國物理學(xué)家大多認(rèn)為陰極射線是一種電磁波（以太波），英國的物理學(xué)家則認(rèn)為是一種帶電粒子流，這一爭論持續(xù)了二十年，促使許多物理學(xué)家進(jìn)行很有意義的實驗，推動了物理學(xué)的發(fā)展，這場爭論最后由 。 ， 1856 年 12 月 18 日生于英國， 1884 年任卡文迪許實驗室教授。這個實驗室在他的領(lǐng)導(dǎo)下，成為全世界引人注目的物理實驗中心，世界各地的科學(xué)家常 來這里開展研究工作。 1886 年，湯姆生開始研究氣體放電和陰極射線。當(dāng)時英國物理學(xué)家克魯克斯證明了陰極射線能被磁鐵所偏轉(zhuǎn)。1893 年赫茲曾試圖利用靜電場使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但未獲成功。湯姆生研究后發(fā)現(xiàn)，這是由于真空管的真空度不夠高，靜電場建立不起來。 1895年，法國科學(xué)家佩蘭發(fā)現(xiàn)金屬圓筒內(nèi)接收到陰極射線后圓筒帶負(fù)電； 1897 年，湯姆生得到工藝師埃佛斯特的幫助，提高了真空度，用圖 104 所示的裝置進(jìn)行實驗獲得成功。 陰極射線穿出小孔之后，進(jìn)入一個靜電場區(qū)域，它是由兩塊平行板電極加上電壓而產(chǎn)生的，可以看到陰 極射線在電場中向上偏轉(zhuǎn)一段距離。如果同時加上一個垂直于紙面向里的適當(dāng)強(qiáng)度的磁場，便又可以抵消這種偏轉(zhuǎn)，而使射線仍然射至對稱的中心點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)電壓和磁場，測量射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的磁感應(yīng)強(qiáng)度，湯姆生就計算出射線粒子的速度。然后，湯姆生撤去磁場，測出射線在平板電場右端出口處橫向偏轉(zhuǎn)值，可以計算出陰極射線粒子的電荷與質(zhì)量的比值（也稱為比荷），約為氫離子比荷的 2021 倍。 湯姆生還發(fā)現(xiàn)，不管怎樣改變放電管中的氣體（空氣、氫氣、二氧化碳）的種類，也不管怎樣改變電極的材料（鋁、鐵、鉑），陰極射線粒子的比荷始終保持不變，這意 味著陰極射線是由一種比荷完全確定的粒子流所組成的，由此斷定，這種粒子應(yīng)是電極材料原子的基本組成部分。 1897 年 8 月，湯姆生把他的發(fā)現(xiàn)寫成論文《陰極射線》， 10月發(fā)表在《哲學(xué)雜志》上。在這篇發(fā)現(xiàn)電子的論文及以后的論文中，湯姆生一直把他發(fā)現(xiàn)的粒子稱為微粒，直至第一次世界大戰(zhàn)后，他才順應(yīng)了科學(xué)界流行的說法，將其稱為 “電子 ”。 4． α 粒子散射和盧瑟福有核原子模型 盧瑟福在 1898年研究放射性時發(fā)現(xiàn) α、 β射線，并經(jīng)過多年工作，在 1908年 —1909 年證明 α 粒子就是氦離子 He++。他在研究 α 射線對物質(zhì)的作用時，發(fā)現(xiàn) α射線 在底片上形成的圖像會由于極薄物質(zhì)的散射作用而變得邊緣模糊。根據(jù) 個現(xiàn)象。 圖 10－ 4 1908 年盧瑟福的助手蓋革在用閃爍法觀測 α 粒子散射時，發(fā)現(xiàn)金箔的散射作用比鋁箔強(qiáng)。盧瑟福認(rèn)為： “由于 α、 β粒子穿越原子，應(yīng)有可能從周密研究偏折和性質(zhì)中，形成原子結(jié)構(gòu)的某些概念，正是這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生出上述效應(yīng)。實際上，高速帶電粒子受物質(zhì)原子的散射是解決這個問題的最適宜的方法之一。 ”于是，盧瑟福建議蓋革系統(tǒng)地考察不同物質(zhì)的散射作用，并讓學(xué)生馬斯登協(xié)助工作。在后面的實驗中馬斯登觀察到了 α射線大角度散射的驚人結(jié)果。 1909 年，他們報導(dǎo)說： “α 粒子的漫反射取得了判決性證據(jù)。一部分落到金屬板上的 α 粒子方向改變到這樣的地步，以至于重現(xiàn)在入射的一邊。 ” α 粒子經(jīng)反射后落到閃鋅屏上，平均角度為 90176。，在屏上不同位置統(tǒng)計反射粒子數(shù)，得到 “入射的 α粒子中每 8000 個粒子有一個要反射回來 ”的統(tǒng)計結(jié)果。當(dāng)盧瑟福知道這個結(jié)果時，他覺得實在難以置信，因為這無法用 帶電球原子模型和散射理論解釋。即使用湯姆生后來提出的多次散射理論，也只能定性地說明這一反?，F(xiàn)象，而多次散射的概率則小到微不足道，比 1/8000 的結(jié)果相差太遠(yuǎn)了 。 這些快速運(yùn)動的 α 粒子和 β 粒子的軌道會穿越原子，并且觀測到的偏折是由于原子系統(tǒng)中存在著強(qiáng)電場，這兩點(diǎn)似已無疑問。一般都假設(shè)， α、 β 射線在穿過物質(zhì)薄片時遭到的散射是由于物質(zhì)原子多次微弱散射的結(jié)果。但是蓋革和馬斯登的 α 射線散射觀測卻表明 α射線有一部分經(jīng)單次碰撞必定會遭到大于直角的偏折。例如他們發(fā)現(xiàn)，入射 α射線的一小部分，大約兩萬分之一，在穿過約 厘米厚的金箔時發(fā)生了平均為 90176。角的偏折。蓋革隨后證明， α 射線束穿過這樣厚的金箔，其偏折角的最概然值約為 176。根據(jù)概率論作一簡單計算，表明 α粒子偏折 到 90176。角的機(jī)會是極小的。 盧瑟福對這個問題苦思了好幾個星期，他進(jìn)行了簡單的計算，計算結(jié)果表明，原子一定是處于強(qiáng)