10．1 宇宙和微观世界
本节导学
1、知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的。
2、初步了解分子原子的结构；对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。
3、初步了解纳米技术及纳米材料的应用及发展前景。
知识归列
1、宇宙是由物质组成的
（1）庞大的宇宙令人难以想象，是由数十亿个星系组成。而银河系只是其
之一；银河系中有几千亿颗恒星，而太阳只是其中的一个；太阳周围有九大行星绕它运行，而我们共同的家园——地球仅是太阳系的一颗行星。
（2）地球及一切天体都是由物质组成的，这些物质都处于不停地运动和发展之中。
2、物质是由分子组成的
固态、气态、液态物质都是由分子组成的。分子是保持物质原来性质的最小微粒。分子非常微小，直径只有亿分之几米，约为10—10m。利用分子的概念可以帮助我们建立并理解固态、液态、气态物质的微观模型：
（1）固态物质中分子的排列十分紧密有规律，分子间有很强的作用力，具
有一定的体积和形状，很难被压缩。
（2）液态物质中，分子没有固定的位置。运动比较自由，粒子间作用力较
小，没有一定的形状，但具有一定的体积和流动性。
（3）气态物质的分子中，分子间距离很大，分子向四面八方作无规则的高速运动，粒子间作用力很小，易被压缩。因此气体具有很强的流动性，没有一定的形状和体积。
3、分子是由原字组成的
庞大的宇宙令人难以想象，而组成宇宙的物质的微粒——分子却又小的让人不可思议。物质是由分子组成的，而分子是由更小的原子组成的，原子是由原子核和核外高速旋转的电子组成的，原子核是由更小的质子和中子组成，而质子和中子都是由夸克组成的。
（1）不同物质的分子结构不同。有的物质的分子是由多个原子组成，有的物质的分子是由单原子组成。
（2）原子的结构与太阳系的结构十分相似。原子核相当于太阳系中心的太阳，
绕着原子核运动的电子相当于太阳系的其它行星。
（3）“纳米”是一个长度的单位，1nm=10-9 m。一般分子的直径大约是0.3 nm
——0.4 nm。“纳米科学技术”是人类在知识探索物质世界微观结构的进程中发展起来的一种技术。科学研究表明：当物质的颗粒的尺度小到0.1 nm—100 nm时，物质原有的属性一般会发生变化。人们对纳米材料的研究正是利用它在某一方面特性的变化 来改变原有材料的效能的。纳米技术是现代科学技术的前沿，我国在这方面的研究具有世界领先水平。
题型剖析
题型一 知道物质由分子组成,知道分子的概念
例 1 下列关于分子的说法,正确的是（ ）
A．分子是组成物质的最小微粒 B．分子是物体不能再分的最小微粒
C．分子是组成物质的仍能保持其化学性质的最小微粒 D．以上说法都不对
知识点 知道分子的概念
闯关点拨 分子是人们认识物质微观世界的第一道大门，它是保持物质化学性质不变的一种最小微粒。而分子则由更小的微粒─原子组成。例如水分子由两个氢原子和一个氧原子所组成
答 选C
例2 1mm3的一滴油滴在水面上,充分扩展后面积最大为3m2,则估测一下油分子的直径约为( )
A. 3.3×10—6dm B. 3.3×10—10 m C. 3.3×108m D. 3.3×10—6m
知识点 用油膜法测分子的直径
闯关点拨 油膜法测分子直径是一个非常典型的测定微小分子直径的方法，设油分子的直径是D，且油分子是单个紧密排列成的：
则有SD＝V，所以D＝V/S＝1mm3/3m2＝1×10—9 m3/3m2＝3.3×10—10m
选 B
[拓展题] 某中物质分子的直径为2×10—10m．假设将这种物质的分子一个个仅挨着排列，则在1mm内可以排列多少各分子？若将这么多的乒乓球（直径为4cm）用线沿直径方向串起来，那么这根线至少要多长？
闯关点拨 模型是物理学中经常采用的一种处理方法，把分子当作球体就是一种模型．分子的大小一般用“直径”来表示．
解 1mm内可以容纳的分子数为n
（个），
这根线的长度为l＝5×106×4cm＝2×107cm=2×105m＝200km．
题型二 了解固态、液态、气态的微观模型，并会解释一些有关的现象
例 物质的状态改变时体积发生改变，有关说法不正确的是（ ）
A．主要是由于构成物质的分子在排列上发生变化
B．固体物质具有一定的形状和体积，是因为构成它们的粒子间有强大的作用力
C．气态物质的分子的间距很大，分子间作用力极小，容易被压缩
D．液态物质的分子间的作用力较固体分子间的作用力大
知识点 了解分子在固体、液体和气体状态下的结构
闯关点拨 本题主要考查分子在固体、液体和气体状态下的微观结构．固态物质中，分子间的排列十分紧密且有规则，粒子间有强大的作用力将分子凝聚在一起．分子来回振动，但位置相对稳定，就像学生坐在自己的座位上身子可以来回晃动一样．因此，固体物质具有一定的体积和形状．液体物质中，分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体小，就像学生在自己的教室中交换座位，但又没有离开教室一样．因此，液体没有确定的形状，具有流动性．气态物质中，分子间距很大，并高速向四面八方运动，粒子之间的作用力很小，易被压缩．就好比学生在操场上玩，他们处于完全自由的状态，四处奔跑．因此，气体具有很强的流动性．
解 选D
题型三 本组题主要考查你对原子结构的认识
例1 知道了一切物质都是由分子、原子所组成，知道了原子是由带正电的原子核和带负电的电子所组成，就能解释物体的带电与不带电。一个物体没有带电，是因为（ ）
A．物体内部没有电荷B．物体内部原子个数与电子个数相等
C．物体内原子核所带的正电荷总数与电子所带的负电荷总数相等
D．物体内原子核的正电荷数与一个电子所带负电荷数相等
知识点 认识原子的核式模型
闯关点拨 原子是由核外电子和原子核组成的，而电子和原子核都是带电的，所以任何物体内部都有电荷。物体内部原子个数与电子个数一般是不等的，但是在通常情况下，原子核内的质子数与核外电子总数相等。由于质子与电子所带电的电性相反、电量相等，且中子是不带电的，所以原子是不带电的。故一般情况下，物体对外也不显电性。
答 选C
础知识训练
1．原子核是由质子和 组成的。纳米技术是高新科学技术和工程技术，纳米是很小的长度单位，
，若一个分子的直径为
，则我国科学家制造的纳米碳纤维管的直径是
，相当于_______个分子一个一个排列起来的长度。（题型一）
2．电子的发现说明_____________是可分的，质子和中子的发现说明_____________是可分的；夸克的发现说明_____________是可分的。 （题型二）
3．1g食盐中约有1.04×1022个分子，把1g食盐投入一个水库中，已知水库的蓄水量为4×109m3，如果食盐分子均匀分布在水库的水中，那么每立方厘米的水中约含有__________个食盐分子. （题型一）
4．有四种物质：①细胞，②电子，③原子，④质子．按从大到小排列的顺序是 ( )
A．①②③④ B．①③④② C．②①④③ D．②④③①
5．下列对物体结构的描述，正确的是（ ）（题型三）
A．固态物质结构的描述，就像学生做广播操一样
B．液态物质的分子可以移动，就像操场上踢足球的学生一样可以在操场上跑动
C．气态物质的分子几乎不受力，就像下课以后的同学可以自由活动
6．早在19世纪末叶，汤姆逊就发现了电子，将人们的视线引入到原子的内部. 由此，科学家们提出了多种关于原子结构的模型. 通过学习，你认为原子结构与下列事物结构最接近的是：（ ）（题型二）
A．西红柿； B．西瓜； C．面包； D．太阳系.
7．物质从液态变成气态的时候，体积变化的正确说法是（ ）（题型三）
A．体积都变小 B．体积都变大
C．有的体积变大，有的体积变小 D．无法判断
8．下列说法中，不正确的是（ ）（题型三）
A．固体有一定的形状和体积 B．液体有一定的形状和体积
C．液体有一定的体积，没有一定的形状 D．气体没有一定的形状和体积
综合提高训练
1．碳原子中有6个电子，碳原子的质量是氢原子质量的12倍，碳原子中有_____个质子，_____个中子。（题型二）
2．汤姆逊发现电子后，为什么说原子还有带正电的“东西”存在?答：因为 。（题型二）
3．2000多年前，我国的庄子说过：“一尺之捶，日取其半，万世不竭．”我们假设：取1m长的木杆，每天截取一半，第二天截取剩下的一半里的一半……这样截取一百天，剩下的木杆长度为： m；把这个长度与分子、原子核、夸克的直径比较，你对庄子的上述言论的理解是： 。
4．下列说法正确是 （ ）（题型二）
A．电子的发现使人们确信，原子是可分的
B．分子是由原子和电子组成
C．原子是不可再分的最小微粒
D．通常情况下，原子内部原子核所带的正电荷数与核外所有电子的负电荷数是不相等
5．关于原子结构，下列说法错误的是( ) （题型二）
A．原于的大部分是空的
B．原子内部的正电荷和负电荷互相混合在一起，所以整个原子不带电
C．电子绕原子核高速旋转
D．原子核带正电荷
6．钠原子核中有11个质子，12个中子，在带一个单位正电荷的钠离子中，原子核外的电子共有( ) （题型二）
A．10个 B．11个 C．12个 D．1个
7．下列各种说法中错误的是（ ）（题型二）
A．电子的发现使人们认识到原子核也有内部结构
B．放射性现象使人们认识到原子核也有内部结构
C．电子的发现把人们带入原子的内部世界，认识了原子是由原子核和电子组成的
D．原子核的质量基本上等于原子的质量
8．已经查明，α粒子就是氦核，氦（He）原子和原子核结构示意图如图10-1所示，下列说法正确的是（ ）（题型二）
A．原子核内有1个中子、1个质子，核外2个电子
B．原子核内有2个中子、2个质子，核外2个电子
C．原子核内有1个中子、3个质子，核外3个电子
D．原子核内有3个中子、1个质子，核外1个电子
9．用分子的观点对下列常见的现象的解释，错误的是（ ）（题型三）
A．热胀冷缩 分子大小随温度的变化而改变
B．花香四溢 分子不停地运动
C．食物腐败 分子发生变化
D．酒精挥发 分子间间隔变大
10．任何物体都能分割为极小的微粒，这是物质的可分性，如将一块糖进行若干次对分，但要保持其独特的甜味，可分为最小的微粒是（ ）（题型一）
A．分子 B．原子
C．一定数目分子的微小微粒 D．糖粉末
11．1cm3的水里含3.35×1022个水分子，一滴水的体积是2×
，它含有多少个水分子？如果一只微生物来喝水，每分钟喝进5×107个水分子，需要多长
时间才能喝完这滴水？（题型一）
12．探究：物质从液态变成固态的时候，体积是变大了还是变小了？
猜想：
设计、进行实验：选用熟动物油作为探究对象．
把熟动物油放在烧杯里，用火加热，使它完全熔化，记下液面所在的刻度位置．
拿开火源，使熟动物油冷却．
观察：它的体积是变大了还是变小了？
你还可以用什么物质进一步进行探究？
写出你的探究结果：
13．探究：
水结成冰后，体积是变大了还是变小了？
猜想：
设计、进行实验：
分析、得出结论：
交流：通过第12、13两题的探究，你有什么发现？
10．1答案
基础知识训练
1．中子 330 2．原子 原子核 质子和中子 3．2.5×106
4．B 5．A、B、C 6．D 7．B 8．B
综合提高训练
1．6 6
2．电子带负电，原子不带电，所以原子中应该还有带正电的部分
3．8×10－27 这个尺度已经远远小于分子、原子、电子、夸克的直径了。物质可以无限分割，但不能把宏观物体的分割方法运用到微观世界中。
4．A 5．B
6．B 析：原子中一个质子所带的电荷与一个电子所带的电荷是相等的，因此一个中性原子中质子数与电子数是相等的
7．A 8．B 9．A 10．A
11．6.7×1020个 1.34×1013分钟
12．体积变小
13．变大 物质从液态变成固态时，有的体积变大，有的体积变小