【八年级下册物理】第7章：从粒子到宇宙

苏科版8年级下册物理，第7章：从粒子到宇宙知识点详细梳理，包含：①走进分子世界②静电现象③探索更小的颗粒④宇宙秘密等相关知识点，使用其他版本教材的同学也可以正常使用。

从粒子到宇宙

走进分子世界

分子模型

常见的物质是由大量分子组成的

分子是保持物质化学性质的最小微粒

我们能用肉眼或光学显微镜观察到的物体绝不是分子

分子间有空隙

实验

实验探究

分子间有空隙吗？

实验器材

量筒

水

酒精

实验过程

图示

步骤

如图所示,将50mL酒精倒入装有50mL水的试管内,在液面最高处做一标记,封闭管口,把试管颠倒几次,使水和酒精充分混合,观察液面的位置

实验现象

当水与酒精充分混合后,总体积小于水和酒精混合前的体积之和

探究结论

分子之间存在着空隙

水与酒精混合后，总体积减小（比水与酒精的体积之和小），这是因为分子间有空隙

组成物质的分子并不是一个紧挨着一个排列的，分子之间存在空隙

不同物质内部分子间的空隙大小不同

同种物质在不同情况下分子间的距离也会不同,比如温度、压强等的变化,都会影响分子间的空隙的大小

分子很小

直径、体积很小

直径

来度量

通常一个分子的直径只有百亿分之几米

体积

1个水分子看的质量约为

模型法

在研究看不见、摸不着,通过其他器官也很难感受到的物质时,一般的研究方法是

(1)根据观察到的现象猜想并建立物质结构模型

(2)通过实验寻找证据验证所建立的模型是否正确

(3)选择与实验现象最匹配的结构模型进行进一步的研究,得出结论

这种研究物理问题的方法称为模型法

分子的运动

实验

实验探究

分子的运动

实验器材

广口玻璃瓶、玻璃板、二氧化氮、玻璃杯、清水、蓝墨水

进行实验

①实验一

将两个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶口对口对接,中间用玻璃板隔开,如图所示。当把中间的玻璃板抽掉后，仔细观察所发生的现象,你能看到什么?

图示

由于二氧化氮气体的密度大于空气密度,所以实验时需将二氧化氮气体放置在下方,空气放置在上方,这样可减小因密度大的气体下沉对实验产生的影响

②实验二

在一杯水中滴入蓝墨水,如图 所示。观察所发生的现象,你发现了什么?

图示

收集证据

①由实验一可以看到:二氧化氮能运动到装有空气的瓶子里,空气也能运动到装有二氧化氮的瓶子里,结果两瓶中的气体混合在一起,颜色变得均匀了

②由实验二可以看到:当蓝墨水刚滴入水中时,墨水与水之间分界明显,过一会儿就会发现整杯水都变蓝了,而且颜色很均匀

分析论证

①实验一表明气体分子在永不停息地做无规则运动

②实验二表明液体分子在永不停息地做无规则运动

进一步研究表明,固体中的分子也在永不停息地运动着

例如:把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们分开,可以看到它们相互渗入约1毫米深。可见,固体分子也在不停地运动

得出结论

一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动

分子永不停息的无规则运动是自发形成的,并不是在外力作用下形成的,这里要特别注意区别其与用机械的方法(如搅拌)或因外力使物体发生的宏观运动的不同

如空气的流动是大量分子整体表现出来的有规则的运动;打扫室内卫生时,灰尘在空气中舞动，一滴墨水落入水中沿途拉成的一长串墨迹,它们都是宏观机械运动的现象

扩散现象

定义

不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫扩散

扩散现象由分子不停的运动形成的，并不是在宏观力的作用下发生的

分子的运动是分子自身具有的特性，与外界的作用无关

表明

一切物质的分子都在不停地做无规则的运动

同时还说明分子之间有空隙

理解

①

扩散现象只能发生在彼此接触的不同的物质之间

②

扩散现象不仅能发生在同种状态的物质之间,也能发生在不同种状态的物质之间

在气体、液体和固体之间,都能相互发生扩散现象

如打开香油瓶的盖子,我们就能闻到香味,这是发生在液体、气体之间的扩散现象

③

一般来说,气体扩散速度最快,液体扩散速度稍慢,固体扩散速度最慢

扩散现象进行的快慢不仅决定于物质本身,还与物质的温度有关。温度越高,扩散就越快。

如在一杯冷水和一杯热水中,同时分别滴入一滴红墨水,热水中的红墨水一会儿便扩散开来,而冷水中的红墨水则需要较长的时间才能扩散开

判断某个现象能否用分子运动来解释

(1)要分清是宏观物体还是微观物体,分子动理论是描述微观物体的相关情况

(2)要分清题目中的物体运动能否用肉眼直接观察,能直接观察的就不是分子的运动,不能用分子动理论来解释

(3)要分清现象中的运动受不受外力的影响,分子的运动不受外力影响,而宏观物体的运动是受外力影响的

分子热运动

定义

一切物质的分子都在不停地做无规则运动，这种无规则运动叫分子的热运动

影响

分子热运动的快慢与温度有关

温度越高，分子热运动越剧烈

分子间的相互作用

实验

实验器材

铅块、细绳、玩具熊、针筒、水

进行实验

①

实验一：把两块表面干净的铅块压紧,下面吊一玩具熊,看能否把它们拉开,如图所示

图示

②

实验二：利用针筒抽取半筒水,用食指按住筒嘴,然后用力推活塞,看能否将水压缩,如图所示

图示

收集证据

①

由实验一可以看到:两块铅块压紧后就结合在一起,吊一玩具熊也不能将它们拉开

②

由实验二可知，水不容易被压缩

分析论证

①

实验一表明:分子间存在着相互作用的吸引力

②

实验二表明:分子间存在着相互作用的排斥力

得出证据

物体很难被拉开,说明分子间存在着吸引力;物体很难被压缩,说明分子间存在着排斥力

分子间存在相互作用的吸引力和排斥力

分子间作用力与分子间距离的关系

①

固体、液体很难被压缩,且能保持一定的体积，它们的分子不致飞散,这是因为分子间既存在着吸引力,也存在着排斥力

分子间的作用力与分子间的距离有关,分子间的吸引力和排斥力类似于弹簧，当弹簧被拉长时表现为吸引力，当弹簧被压缩时表现为排斥力

分子间的吸引力和排斥力同时存在

②

分子间距离等于平衡距离时

吸引力等于排斥力

分子间作用力为零

分子间距离大于平衡距离时

吸引力大于排斥力

分子间作用力表现为吸引力

类比于弹簧被拉伸

分子间距离小于平衡距离时

吸引力小于排斥力

分子间作用力表现为排斥力

类比于弹簧被压缩

分子间的吸引力和排斥力随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大

分子间距离大于10倍分子直径时，分子间作用力十分微弱，可以忽略

“破镜不能重圆”

不是因为分子间存在排斥力,而是因为分子间距离太大,分子间几乎没有作用力

物质三态的分子结构对比

分子动理论

物质是由大量分子组成的，分子间有空隙

分子处在永不停息的无规则运动中

分子之间存在吸引力和排斥力

静电现象

摩擦起电

现象探究

物体带电

经摩擦过的物体能够吸引轻小物体,我们就说它带了“电”,或者说带了电荷

使物体带电的方法

①

摩擦起电

用摩擦的方式使物体带电

物体带静电

②

感应带电

利用静电感应的方式使物体带电

③

接触带电

一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开,使不带电的导体也带上了电荷的方法

实质

也是得失电子

摩擦起电

用摩擦的方法使物体带电(能吸引轻小物体),叫作摩擦起电

只有不同物质组成的物体相互摩擦，使彼此都带上电，才会产生摩擦起电

做摩擦起电的实验时，手、实验器材、实验环境要干燥

不能说摩擦生电

带电物体的性质

能够吸引轻小物体

轻小物体是指质量很小的物体，如纸屑、头发、灰尘、乒乓球等

原因

不同物质的原子核束缚电子的本领不同

只有不同物质组成的物体相互摩擦，才会产生摩擦起电

不同物质

同种物质的原子核束缚电子的本领相同，摩擦时不会发生电荷的转移

实质

摩擦起电并没有创造电荷，而是使电子发生了转移（从电子束缚能力弱的物体转移到束缚能力强的物体上）

得到电子的物体带负电

失去电子的物体带正电

结果

两物体带上了等量的异种电荷

两种电荷

实验探究：自然界中电荷的种类

设计实验并进行探究

实验现象分析

①

通过大量的实验发现,只要是和丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引的带电体,一定和毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥

②

只要是和丝绸摩擦过的玻璃棒相互排斥的带电体,一定和毛皮摩擦过的橡胶棒相互吸引

③

也就是说,其他的带电体带的电荷要么和丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷相同,要么和毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷相同,没有第三种电荷

归纳

自然界只有两种电荷

正电荷

把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷

用“+”表示

失去电子

负电荷

把用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为为负电荷

用“-”表示

得到电子

电荷间的相互作用规律

同种电荷相互排斥

异种电荷相互吸引

电荷量

电荷的多少叫电荷量，简称电荷

单位

库伦，简称库

符号

C

验电器

构造

金属球

金属杆

金属箔片

绝缘垫

作用

验电器是实验室检验物体是否带电的仪器

利用验电器能粗略比较物体带电的多少(验电器带电多少不同,验电器的金属箔片张开的角度就不同)

不能检验是带正电还是负电

工作原理

验电器是根据同种电荷相互排斥的规律来检验物体是否带电的

使带电体接触验电器的金属球，就会有部分电荷转移到金属箔片上，使两片金属箔片带上同种电荷相互排斥而张开

金属箔所带电性与待测物体相同

使用方法

让一个物体与验电器的金属球接触,如果验电器的两个金属箔片张开一定角度,则说明物体带电

当一个带正电的物体接触验电器时,验电器就带上了正电荷,由于同种电荷相互排斥,从而使两片金属箔片张开一定角度(电子从验电器转移到物体上)

当一个带负电的物体接触验电器时,验电器就带上了负电荷,从而使两片金属箔片张开一定角度(电子由物体转移到验电器上)

应用

验电器箔片张开的角度越大，表明所带的电荷量越大

检验物体是否带电的方法

利用带电体的基本性质

吸引轻小物体

若吸引，则说明带电

若不吸引，则说明不带电

吸引是相互的

只能判断出这两个物体中一定有一个带电

可能是物体带电

也可能是轻小物体带电

利用电荷间相互作用规律

靠近已知带电体

若相互排斥，一定带同种电荷

若相互吸引，则可能带异种电荷或不带电

带电体吸引另一物体，并不能说明另一物体带电

用验电器

使物体接触验电器的金属球

金属箔片张开说明物体带电

金属箔片闭合说明物体不带电

电荷中和

用一个与验电器带等量异种电荷的带电体接触该验电器的金属球时,原先张开的金属箔片就会闭合,这种现象叫作电荷中和

自然界和生活中的静电现象

静电现象

脱毛衣

“噼啪声”

闪光

毛衣与内衣摩擦起电后放电而导致的

闪电

闪电是当云层间的电荷积累到一定程度时,云层与云层间、云层与地面间发生的一种剧烈的放电现象

梳子梳干燥的头发

越梳越蓬松

梳子与头发摩擦，使头发带上同种电荷，从而相互排斥

化纤裤子的裤脚容易吸附灰尘

电风扇的扇叶上会有一层灰尘

撕开香烟的塑料外包装时，塑料纸会吸附在手上

静电的危害

①飞机机体与空气中的水汽、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电,如果不采取措施,将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作,使飞机变成“聋子”和“瞎子”

②在印刷厂里,纸页之间的静电会使纸页粘在一起,难以分开,给印刷带来麻烦

③在制药厂里,由于静电吸引灰尘,会使药品达不到标准的纯度

④在电视机工作时,荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污,形成一层由尘埃组成的薄膜,使图像的清晰程度和亮度降低

⑤在混纺衣服上常见不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼

⑥雷电会导致人畜伤亡,能摧毁房屋,故高大建筑物上要安装避雷针

⑦静电产生的电火花会引起煤矿瓦斯爆炸等

防护

高大建筑上安装避雷针

油罐车尾部拖一条铁链

静电的利用

①静电印花、静电喷涂﹑静电植绒、静电除尘和静电分选技术等,已在工业生产和生活中得到广泛应用

②静电在淡化海水、喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手,甚至在宇宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置

探索更小的微粒

原子的核式结构模型

原子

19世纪初,英国科学家道尔顿证明了原子的存在

单质与化合物

单质

分子是由原子构成的,有的分子由相同原子构成,叫作“单质”

化合物

绝大多数分子由不同原子构成,叫作“化合物”

例如,水是化合物,每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的

电子

带负电荷的粒子

发现

19世纪70年代,人们对气体放电现象进一步研究,发现了阴极射线

1897年,英国物理学家汤姆生发现了阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成的,这种粒子就是“电子”

元电荷

电子是带有最小负电荷的粒子，它的电荷量为

这个电荷量称为元电荷，用字母e表示

任何带电体所带的电荷量都是e的整数倍

原子结构

1911年,卢瑟福成功地进行了α粒子散射实验后,提出了原子的核式结构模型

原子

原子由位于中心的原子核和核外电子组成

图示

构成

原子核（带正电）

核外电子（带负电）

正负电荷数量相等

原子核位于原子的中心,占很小的体积,但其密度很大,几乎集中了原子的全部质量

带负电荷的电子受原子核的吸引,在不同的轨道上绕着原子核运动,就像地球绕着太阳运动一样

原子核结构

原子核构成

质子（带正电）

图示

构成

两个上夸克

一个下夸克

中子（不带电）

图示

构成

两个下夸克

一个上夸克

质子和中子统称为核子

质子和中子都是由被称为“夸克”的更小的粒子组成

微观粒子的空间尺度

物质→分子→

原子

原子核（正电）

质子（正电）

夸克

中子（不带电）

夸克

电子（负电）

摩擦起电的认识

原子的电性

正常情况下，原子核所带正电荷数与电子所带负电荷数是相等的，原子不显电性，即整个原子呈电中性

如果原子的核外电子减少，则原子带正电

如果核外电子增加，则原子带负电

摩擦起电的原因

不同物质的原子核束缚电子的本领不同

两个物体相互摩擦时

原子核束缚电子本领强的物体，就容易得到电子，有多余的电荷而带上负电

原子核束缚电子本领较弱的物体，因失去电子缺少负电荷，带上等量的正电

原子核的质量比电子大的多且在原子内部固定不动，电子绕核旋转，易得失

带正电失电子

带负电得电子

摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷（电子）从一个物体转移到了另一个物体上

摩擦起电的实质

电子的转移,即电子从一个物体转移到另一个物体,电荷的总量不变

摩擦起电的物体必须满足

①是不同种物质(同种物质的原子核对电子的束缚能力相同，不会出现电子的得失)

②要与外界绝缘

摩擦起电的特点

相互摩擦的两个物体,必然带上等量的异种电荷

宇宙探秘

从“地心说”到“日心说”

地心说

托勒枚

公元2世纪

日心说

哥白尼

16世纪

哥白尼的《天体运行论》向人们描绘了一个全新的宇宙

星空世界

宇宙是一个有层次的天体系统

由高到低

宇宙

超星系团

星系团

星系

目前人们观测到的星系约为1000亿个,银河系是其中的一个星系

恒星

太阳是银河系中数以千亿计的恒星中的一颗

行星

地球是太阳系中的一颗行星

卫星

光年

光在真空中一年所经过的距离称为1光年

单位

1.y.

光年为长度单位

宇宙尺度

河外星系＞银河系＞太阳系＞地月系

河外星系

在银河系外，还有大约1000亿个同银河系类似的天体系统

银河系

在银河系中，像太阳这样的恒星有2000多亿颗

太阳系

太阳是太阳系中唯一的一颗恒星

地球是太阳系中一颗普通的行星

地月系

地球及其卫星（月球）组成地月系

月球绕地球的轨道直径约为

宇宙的诞生

大多数宇宙科学家认定:宇宙诞生于约137亿年前的一次大爆炸

根据哈勃定律推断,星系在远离我们而去,说明宇宙是膨胀的