1、第 1 讲 从原子到星系1.1 学习提要1.1.1 原子1.原子论古希腊哲学家德谟克利特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 不可再分的微粒，他把这沖构成物质的微粒称为原子。2.原子模型的提出和建立（1）汤姆生的“葡萄干蛋糕模型”：如图 31-（a）所示，汤姆生设想原子中必定有等量的 正电荷存在,而正电荷像液本一样均勾分布在原子里，电子则“浸”在其中。这一模型被人们称 为“葡萄干蛋糕模型” 。（a） （b） （c）图 31-1（2）卢瑟福的“行星模型”：如图 31-1(b)所示，汤姆生的学生英国物理学家卢瑟福设想电子像行星环绕太阳运转一样在核外绕核旋转，这一模型被称为“行星
2、模型” 。（3）玻尔的原子模型(“电子云模型”)：如图 31-1(c)所示,原子中的电子以极高的速度在极小的原子核外空间运动，它们的运动状况只能用电子在核外空间单位体积中出现机会的 多少来描述，电子在某些区域出现的机会较多，原子中的电子不像行星环绕太阳运转时那样有 固定的轨道，而是形成“电子云” 。2000 多年来科学家在不断探寻组成物质的最基本的单元。20 世纪下半叶，除了电子、 质子、中子外，物理学家又发现了一批基本粒子。基本粒子并不“基本目前已证实了组成某 些基本粒子的最小单元-夸克的存在。人类对原子结构的认识还在不断深化，科学的新发现一个个涌现。原子王国的秘密一个个被揭开，为彻底打开原
3、子的秘密，科学家仍在不断努力。1.1.2 地球和太阳系1.地球如图 31- 2(a)所示,地球是一个悬在黑色天幕中、直径约为 12 800 km 的美丽的蔚蓝色球 体，蓝色是太阳光照在地球大气层上的缘故，大气层中漂浮着由水蒸气组成的白色卷云。（a） （b） （c）图 31-2科学研究知道：地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转，同日寸又绕地轴自转。地球的运 动在不断变化，而且极不稳定。除了地球的自转外，地球的公转也不是匀速运动。2.月球如图 31 - 2(b)所示，月球是地球唯一的天然卫星，是离地球最近的天体，它在距地球 38 万千米处绕着他球运转。它本身并不发光，只反射太阳光。月球表面没有大气，
4、白昼的温度高达 120C 夜晚温度低至-150C，它的干燥无水、多尘的表面布满了环形山。月面上到处是裸露的岩石和环形山的侧影，整个月面覆盖着一层碎石粒和浮土。从地球上看到的月球表面有明亮的区域和暗灰色部分，明亮的部分是月亮表面的山区和高地,暗灰色部分是月球表面的平原。地球和月球都已诞生了约 46 亿年。3.太阳太阳是一个极其巨大的、灼热的气体球，它是离地球最近的一颗恒星。太阳为地球提供了源源不断的能量，使人类和其他生物得以在地球上生存繁衍，构成了鸟语花香、生机勃勃的世界。4.太阳系天文学家们把以太阳为中心的天体系统称为太阳系，_即我们人类所在的行星系，如 图 31-2(c)所示。1.1.3 能
5、量的转化和守恒自然界能的形式是多种多样的，有机械能、内能、电能、原子核能、化学能、地热能、风能、太阳能各种形式的能在一定的条件下都可以相互转化。能量既不能创造，也不会消灭。它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，能的总量是守恒的。这是自然界最普遍最重要的规律能量守恒定律。凡是能提供能量的物质资源，都可称为能源。1.2 难点释疑1.2.1 太阳系里的“家庭成员”概括地说，太阳系是由太阳、八大行星、卫星、小行星、彗星及行星际物质构成的天体系统。八大行星围绕太阳运动，由太阳往外的顺序分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海五星。离太阳较近的水星、金星、地球及火
6、星称为类地行星，它们的共同特征是密度大、 体积小、自转慢、卫星少，内部成分主要为硅酸盐,具宥固体外壳。离太阳较远的木星、土星、天王星、海王星称为类木行星(又称远日行星） ，它们都有很厚的大气圈，其表面特征很难了解，一般推断它们都具有与类埤行星相似的固体内核。在这八颗行星外，还存在大量气体、尘埃等物质。若以彗星的活动范围来计算，太阳系的半径可达 14 光年。1.2.2 一次能源和二次能源能源可以分成一次能源和二次能源。一次能源指自然界中以天然形式存在的能量资源， 如太阳能、化石燃料(煤、石油、天然气） 、水能、风能、海洋能、地热能、核能、潮汐能等。二次能源指由一次能源直接或间接转化而来的能源，如
7、电能、氢气、酒精、火药等。能源又可以分为不可再生能源和可再生能源。像化石能源、核能等会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源，而水能、风能、太阳能、生物能，可以在自然界里源源不断地得到，所以它们属于可再生能源。1.3 例题解析1.3.1 原子模型的提出和建立例 1 依据卢瑟福的原子行星模型理论，在原子中绕核高速旋转的是（ ）A、核子 B、电子 C、质子 D、中子【点拨】根据原子的核式结构理论判断:原子是由原子核和核外电子组成。卢瑟福在实 验中发现原子中全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子内一个极小的空间区域，称为原子 核。他设想电子像行星环绕太阳运转一样在核外绕核旋
8、转.所以提出了“行星模型” 。【答案】B【反思】原子是由原子核和核外绕核高速旋转的带负电的电子组成，原子核是由带正电 的质子和不带电的中子组成，原子核带电的数量与核外电子带电的总数量是相等的。所以原 子不带电。1.3.2 关于太阳系例 2 表 31-1 是太阳系中八大行星的部分数据。由表 31-1 中的数据可以看出，太阳系中被称为类地行星的四颗星，离日距离由远及近的排列是 （ ）表 31-1水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星直径约（km） 5000 12000 12750 7000 140000 120000 52000 5000与太阳平均距离约（10 6km）60 108 1
9、50 230 780 1400 2900 4500A、水星，金星，地球，火星 B、火星，地球，金星，水星C、地球，火星，金星，水星 D、金星，水星，地球，火星【点拨】了解太阳系八大行星的分类，哪些行星为“类地行星” ，哪些行星为“巨行星” ，哪 些行星为“远日行星” 。太阳系八大行星可分成三类：类地行星四颗(水星、金星、地球和火星） ；巨行星两颗(木星、土星） ；远日行星两颗(天王星、海王星） 。从表 31-1 中的数据可以看出，四颗类地行星离日距离由远及近的排列是：火星、地球、金星和水星。【答案】B。【反思】冥王星为什么不再被视为行星，而将其列人“矮行星” ，行星指的是围绕太阳运转、呈圆球状
10、、能够清除其轨道附近其他物体的天体。冥王星由于不符合新的行星定义，因此 被降级为“矮行星” 。例 3 请认真阅读表 31-2 的关于八大行星运动特征和结构特征数据表中的资料，写出你所发现的一条规律，并再提出一个问题。表 31-2赤道半径（km）与太阳间平均距离约（10 6km）平均温度约（）绕日周期约（年）自转周期约表面状况大气（主要成分）水星 2440 60 -170430 0.24 58.6 天环形坑、岩土没有空气金星 6050 108 480 0.62 243 天 岩土、云 二氧化碳地球 6378 150 22 123 小时56 分岩土、云、水氮、氧火星 3395 230 -23 1.8
11、824.6 小时环形坑、岩土二氧化碳、氪、氩木星 71400 780 -150 11.86 9.9 小时 气态氢、氦、甲烷、氨土星 60000 1400 -180 29.510.4 小时气态氢、氦、甲烷、氨天王星 25900 2900 -210 84 10.4 小 气态 氢、氦、氨时海王星 24750 4500 -220 164.9 16 小时 气态 氢、氦、氨(1) 你发现的规律是 。(2) 你提出的问题是 。【点拨】要仔细阅读表 31-2 中提供的数据及信息，对提供的数据、信息进行归纳总结并找出规律。太阳系中的太阳是恒星，在它内部时时刻刻发生氢核聚变，产生巨大的能量,太阳能是地球上最基本、
12、最重要的能量来源。要找到表 31-3 中数据存在的规律，一定要仔细分析，找到数据中反映八大行星的共性问题。【答案】 （1）行星离太阳越远（近） ，绕日周期越长（短） ，表面温度越低（高） ；体积较小的五颗行星表面状态是岩土，体积较大的四颗行星表面状态是气态；木星自转最快，金星自转最慢，金星的“年”比“日”短；水星表面温差较大，所以要标两个表面温度。 （2）问题：冥王星为什么被“开除”出行星的行列？为什么行星离太阳越远，绕日周期越长? 类地行星表面状况与巨行星、远日行星有什么不同？为什么水星表面温差较大？【反思】对提供的数据、信息能够进行归纳总结、找出规律并提出问题，能够进一步提高思维能力。1.
13、3.3 合理利用与节约能源例 4 关于能源的利用和节能，下面说法中正确的是（ ）A、节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关B、由于能量既不会消灭，也不会创生，所以节约能源的意义不大 C、根据能量守恒定律，能源的利用率应该是 100%D、在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了【点拨】了解“绿色能源”的开发离不开科技发展，以及节约能源的伟大意义；了解能的转 换和能量守恒定律。节约能源离不开科技的进步，故选项 A 错误；自然界中能量是守恒的，但能为人类提供能量的物质资源是有限的，且能源利用率不高，故应节约能源，选项 B、C 错误。【答案】D。【反思】长期和大规模的开采和使用化石燃料会
14、面临资源枯竭，而且大量使用化石燃料会破坏坏境和生态。我国能源消费结构中煤炭占 66%，比例偏大，是环境污染的主要根源。我国能源平均利用效率为 32%，比发达国家低近 10%，主要产品单位能耗比世界平均水平高 30%。所以降低能耗和污染，加速新能源和可再生能源的开发利用是我国当前急需解决的问题。1.4 强化训练A 卷1、19 世纪末,英国物理学家汤姆生在实验中发现的基本粒子是 ，它的发现打破了原子不可再分的观念。2、大量物质是由分子构成，分子又是由原子组成，原子是由带正电的原子核和带负电的 组成，而原子核又是由带正电的 和不带电的 组成。3、大部分原子的直径约为 10 -10 m，相当于 nm。
15、4、释放核能的两种方式是 和 。5、太阳系中的小天体一般指的是 和 。6、最常用的人造卫星有 、 、 这几种。7、两种常用的卫星轨道是 和 。8、世界上第一颗人造卫星发射升空时间是 年。9、说出下列装置能量的转化：（1）电动机将电能转化成 能；（2）电热毯将电能转化成 能；（3）蓄电池将电能转化成 能。10、在理想状态下，有一只乒乓球从某一高度自由落下地面，然后弹回原高度，在下落过程中是能转化成 能；与地面接触之后乒兵球要发生形变，这一过程是能转化成能；然后乒乓球开始恢复原状，这一过程又是 能转化成 能；最后上升过程中是 能转化成 能。11、古代和近代的哲学家、科学家和思想家中，认为物质是无限
16、可分的是 （ ）A、德谟克利特(希腊） B、庄子（中国）C、汤姆生（英国） D、道尔顿(英国）12、依据卢瑟福的原子“行星模型”理论，在原子中不带电的是 （ ）A、中子 B、质子 C、电子 D、原子核13、按人类发现原子结构的历史顺序，对图 31-3 中四种原子模型进行排序，正确的是（ ）（a）不可再分的颗粒 （b） “葡萄干蛋糕模型” （c） “电子云模型” （d） “行星模型”A、 （a） （b） （c） （d） B、 （c） （d） （b） （a） C、 （a） （b） （d） （c） D、 （c） （b） （a） （d）14、在下列各星球中，属于卫星的是 （ ）A、地球 B、月球 C、
17、水星 D、太阳15、依据卢瑟福原子“行星模型”理论，在原子中绕核髙速旋转的是 （ ）A、核子 B、电子 C、质子 D、中子16、关于原子核，以下叙述正确的是 （ ）A、原子核位于原子的中央，带负电 B、原子核外的电子带负电，并固定在某一位置C、原子核带正电，电子带负电 D、原子核内带正电的质子和带负电的中子17、关于原子，下列说法不正确的是 （ ）A、原子是由原子核和带负电的电子组成B、原子核虽小，但却几乎集中了原子的全部质量和所有正电荷C、原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成D、原子是由带正电的质子和不带电的中子组成18、太阳释放着大量的能量，这些能量来自 （ ）A、太阳内部可燃性物质的
18、燃烧过程 B、太阳内部大规模的核裂变过程C、太阳内部大规模的核聚变过程 D、太阳内部电能转化为内能过程19、下列交通工具使用二次能源的是 （ ）A、蒸汽机车 B、帆船 C、电力机车 D、太阳能机车20、19 世纪末和 20 世纪初，有哪些科学家在人类打开原子结构大门的科学研究中做出过杰出的贡献？他们的具体贡献是什么？B 卷1、19 世纪末，英国物理学家汤姆生发现原子中存在带负电的 ，该粒子的发现打破了 ，并提出了“ 模型” 。英国物理学家 发现原子绝大部分质量都集中在 上，他设想 像行星环绕太阳运转一样在核外旋转，提出“ 模型” 。2、如图 31-4 所示是氦原子的 （选填“电子云模型” 、
19、“葡萄干蛋糕模型”或“行星模型” ） ，其中 A 表示 ，B 表示 ，C 表示 ，A 和 B 统称为 。图 31-43、如图 31-5 所示，远在古希腊原子论之前，我国古代大思想家庄子就提出了 的哲理。图 31-54、如果我们作一次想象中的太空之旅：先离开地球后，再离开 系，然后再离开 系。5、2006 年 8 月 24 日，国际天文联合大会投票决定，把 排除行星之列，而将其列为“ ” ，原因是该星体不符合新的行星定义。新的行星定义是 ，因此该星体被降级。6、人们经常使用的化石能源是 、 和 ，可再生能源有 、 和 。7、在 20 世纪，人类所使用的能源主要有三种，那就是 、 和 ，这些能源短
20、期内不能再生，因此必须开发新能源。8、随着生活水平的提高，一些高科技成果已逐步走入人们的生活。如图 31-6 所示是一种太阳能路灯，你能从它的相关说明中获得哪些信息？（写出三条即可）（1） 。（2） 。（3） 。（4）该灯工作的实质，是将太阳能转化为 。太阳能路灯说明RE - TZ131. 太阳能电池：40 W2. 发光光源：高效节能灯3. 系统电压：12 V4. 连续阴雨：35 天5. 环境温度：20706. 照明时间：12 h图 31 - 69、有些小行星的轨道与地球轨道相交，有些小行星还曾与地球相撞，这些与地球相撞的小行星叫做 。当流星体高速闯进地球的大气层时，其表面因与空气摩擦产生高温
21、而汽化，并且发出强光，这便是 。如果流星体没有完全烧毁而落到地面，便叫做 。当一群流星同时进入大气层，便形成 现象。10、到目前为止，最具科学性的原子模型是 （ ）A、 “葡萄干模型” B、 “蛋糕模型” C、 “行星模型” D、 “电子云模型”11、20 世纪初科学家先后提出了图 31-7 所示的三种原子模型，依照提出时间的顺序排列正确的为（ ）(a) “葡萄干蛋糕模型” (b) “电子云模型” (c)“行星模型”图 31-7A、 (a)(b)(c) B、 (c)(b)(a) C、(b)(c)(a) D、(a)(c)(b)12、许多天体的运动特点与原子中电子的运动特点相似，下列天体中不具备这
22、种特点的是 （ ）A、太阳 B、地球 C、月球 D、火星13、世界上第一个登上月球的人是 （ ）A、牛顿 B、亚里士多德 C、阿姆斯特朗 D、伽利略14、下列说法中错误的是 （ ）A、宇宙中有大量的星系 B、银河系中有大量的恒星C、太阳系位于银河系的核心位置 D、银河系中两颗相邻恒星的距离很遥远15、下列属于可再生能源的一组是 （ ）A、水能、风能、太阳能 B、水能、风能、电能 C、化石能源、核能、生物质能 D、太阳能、核能、生物质能16、水力发电中能量的转化情况是 （ ）A、水的机械能水轮机的内能 B、水的机械能水轮机的机械能电能C、水轮机的机械能水的机械能电能 D、水的机械能发电机的电能1
23、7、下列能量转化中，属于不可控制的能量释放的是 （ ）A、水力发电 B、火力发电 C、火山爆发 D、核能发电18、下列关于能量转化的说法中不正确的是 （ ）A、洗衣机工作时，电能主要转化为机械能 B、汽车匀速下坡时，重力势能转化为动能C、绿色植物的光合作用将光能转化为化学能 D、太阳电池板将太阳能转化为电能19、表 31 - 3 是八大行星运动特征和结构特征的数据资料，回答下列问题：表 31-3赤道半径（km）与太阳间平均距离约（10 6km）平均温度约（）绕日周期约（年）自转周期约表面状况大气（主要成分）水星 2440 60 -170430 0.24 58.6 天环形坑、岩土没有空气金星 6
24、050 108 480 0.62 243 天 岩土、云 二氧化碳地球 6378 150 22 123 小时56 分岩土、云、水氮、氧火星 3395 230 -23 1.8824.6 小时环形坑、岩土二氧化碳、氪、氩木星 71400 780 -150 11.86 9.9 小时 气态氢、氦、甲烷、氨土星 60000 1400 -180 29.510.4 小时气态氢、氦、甲烷、氨天王星 25900 2900 -210 8410.4 小时气态 氢、氦、氨海王星 24750 4500 -220 164.9 16 小时 气态 氢、氦、氨（1）最小的行星是 。地球的大小列八大行星的第 位（按从大到小顺序）
25、。（2）公转最慢的行星是 ，从表 31 -3 中的数据可以提出一个猜想：行星公转的周期可能跟 有关。（3）根据各行星的表面状况，地球与其他行星比较，含有哪一种其他行星没有的物质？它有什么作用？ 。（4）分析比较“平均温度”和“大气(主要成分)”两栏，你可以得出什么结论？。（5）当行星离太阳的距离越远，它们绕日周期也越 ，它们的表面平均温度也越 。（6）分析比较体积较小的五颗行星与体积较大的四颗行星在表面状况上有什么差别？。作业参考答案与解析A 卷1、 【答案】电子【解析】略2、 【答案】电子，质子，中子【解析】略3、 【答案】0. 1【解析】略4、 【答案】裂变，聚变【解析】略5、 【答案】小
26、行星，彗星【解析】略6、 【答案】通讯卫星，对地观测卫星， 导航定位星【解析】略7、 【答案】极地轨道，静止轨道【解析】略8、 【答案】1957【解析】略9、 【答案】机械，内，化学【解析】略10、 【答案】重力势，动，动，弹性势，弹性势，动，动，重力势【解析】略11、 【答案】B【解析】略12、 【答案】A【解析】略13、 【答案】C【解析】略14、 【答案】B【解析】略15、 【答案】B【解析】略16、 【答案】C【解析】略17、 【答案】D【解析】略18、 【答案】C【解析】略19、 【答案】C【解析】略20、 【答案】2 道尔顿，提出了近代原子论；汤姆生，发现了电子，提出了“葡萄干原子
27、模型” ；贝克勒尔，发现了元素的放射性；卢瑟福， 粒子的散射实验及原子结构“行星模型”【解析】略B 卷1、 【答案】电子，原子是坚固的、不可再分的最微小粒子的观念， “葡萄干蛋糕” ，卢瑟福，原子核，电子， “行星”【解析】略2、 【答案】 “行星模型” ，质子，中子，电子，核子【解析】略3、 【答案】物质无限可分【解析】略4、 【答案】太阳系，银河系【解析】略5、 【答案】冥王星，矮行星，围绕太阳运转，呈圆球状，能够清除其轨道附近其他物体的天体【解析】略6、 【答案】煤，石油，天然气，风能，水能，地热能，太阳能【解析】略7、 【答案】煤，石油，天然气【解析】略8、 【答案】(1)太阳能电池最
28、大输出功率为 40 W； (2)使用的灯泡为高效节能灯；（3)电源电压是 12 V（或连续阴雨时可工作 35 天；或环境温度在-2070之间；或连续照明时间为 12 h） ；光 能（内能）【解析】略9、 【答案】流星体，陨星；陨石，流星雨【解析】略10、 【答案】D【解析】略11、 【答案】D【解析】略12、 【答案】A【解析】略13、 【答案】C【解析】略14、 【答案】C【解析】略15、 【答案】A【解析】略16、 【答案】B【解析】略17、 【答案】C【解析】略18、 【答案】B【解析】略19、 【答案】 （1）水星，5；（2）海王星，它与太阳之间的距离；（3）水，生物存活必备物质条件；（4)离日越远的星球表面温度越低，水星因为没有大气（层） ，所以昼夜温差很大；（其他合理答案也对） （5）长，低；（6）较小行星表面多为岩石，较大行星表面多为气体【解析】略
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