第16章 粒子和宇宙 (16.1探索微观世界的历程 &16.2 浩瀚的宇宙 &16.3 能源：危机与希望) -北师大版九年级物理全一册同步备课课件（ppt）

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第十六章 粒子和宇宙 16.1 探索微观世界的历程16.2 浩瀚的宇宙16.3 能源：危机与希望2022-2023学年九年级物理全一册同步精品课堂（北师大版）1本课件主要内容◎新课教学◎课堂小结◎课堂练习2一、探索微观世界的历程新课教学1.思维的火花 德谟克利特出生在色雷斯海滨的阿布德拉的商业城市，他一生勤奋钻研学问，知识渊愽。他是古希腊伟大的唯物主义哲学家，原子唯物论学说的创始人之一。他认为，万物的本原是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所。德谟克利特（公元前460－公元前370）一、探索微观世界的历程新课教学1.思维的火花 你们看见远处那片树林了吗？由这里望去，它像一堵密不透风的绿墙。但走近一看，穿过它并不困难。它表面上是一堵坚硬的绿墙，其实是树干和枝叶编成的疏网……正像绿墙是由树干和枝叶组成似的，大自然的物都是由看不见的微小粒子——原子构成。原子不能消失，但也不会无中生有。”德谟克利特给学生讲课（公元前460－公元前370）一、探索微观世界的历程新课教学2.走向科学原子论的复活： 古希腊学者的“原子论”思想缺少科学实验基础，长期以来它并不占上风。 以他们为代表的科学家，通过研究和测量了大量物质的化学反应，复活和确定了“原子论”思想。一、探索微观世界的历程新课教学2.走向科学原子论的复活：（1）多数物质可由其他物质通过化学反应合成，这些物质称为化合物；（2）一些物质不能由其他物质通过化学反应来合成，这些物质称为单质，也称为元素；（3）对应各种元素，存在着各种原子，元素的差异就在于它们的原子是不相同的。原子是元素保持化学性质不变的不可再分的最小单元。“原子论”思想复活的事实基础：一、探索微观世界的历程新课教学2.走向科学（1）单质的分子由同种原子构成；（2）化合物的分子由两种或两种以上原子构成； 1811年，意大利的科学家阿伏伽德罗进一步指出，无论是化合物还是单质，物质一般不是直接由原子组成，而是由几个原子相结合的分子构成的。结论： 无论是有生命还是无生命的常见物质，都是由分子、原子组成物质的构成一、探索微观世界的历程新课教学3.揭开原子的“面纱”19世纪下半叶，人们在研究稀薄气体放电现象时发现，当阴极射线管内气体足够稀薄时，阴极就发射出一种射线，这种射线被称为阴极射线。阴极射线汤姆孙的发现探索情景：将磁极靠近阴极射线。观察现象：阴极射线发生偏转。（1）阴极射线在电场或磁场作用下都能发生偏转；（2）阴极射线的偏转方向与带负电的粒子相同；结论：（1）阴极射线带负电，电荷量的绝对值与氢离子相同；质量不到氢离子的七分之一；（2）现在将阴极射线称为电子，汤姆孙发现了电子，表明原子能够再分。一、探索微观世界的历程新课教学3.揭开原子的“面纱”原子的结构由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢？α粒子散射实验、 用α粒子轰击薄金属箔，观察粒子穿过箔片后的偏转情况，从而获得原子内部的信息。 原子核式结构： 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间高速运动。一、探索微观世界的历程新课教学4.探索未有穷期原子由原子核与核外电子构成，原子核由质子和中子构成。 1964年，美国物理学家盖尔曼在费米、杨振宁、坂田昌一的研究基础上，提出了质子、中子、介子、超子等都是由三种基础粒子组成，它们分别称为上夸克、下夸克、奇异夸克。夸克模型费米杨振宁一、探索微观世界的历程新课教学4.探索未有穷期 1974年丁肇中（1936---）和里克特（1931---）在实验中发现了一种称为J／Ψ的新粒子，它的存在表明应该还有一种称为粲夸克的基础粒子。以后又相继发现了底夸克和顶夸克。至今我们已经知道共有6种夸克。丁肇中里克特一、探索微观世界的历程新课教学5.纳米科技：从幻想到现实微观粒子一、探索微观世界的历程新课教学5.纳米科技：从幻想到现实费恩曼（1）10-9m是一个长度单位，称作纳米（nanometer）。（2）10-9m大约是10个氢原子排列起来的长度。纳米科技（1）指在纳米尺度上了解和控制物质时，所发现的新现象与新技术。（2）纳米思想首次由美国物理学家费恩曼提出。一、探索微观世界的历程新课教学5.纳米科技：从幻想到现实扫描隧道显微镜 STM（1）观察原子的“纳米眼”；（2）操纵原子的“纳米手”。二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观托勒密(90-168)的地心说宇宙结构是以地球为中心的一系列同心圆行星体系。哥白尼(1473-1543)日心说太阳是整个宇宙的中心。哥白尼的“日心说”较好地描述了宇宙(实为太阳系)的真实情况。二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观地球是太阳系中的一颗行星。 太阳系中的八大行星是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。太阳系二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观太阳系行星数据二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观关于银河系，大家知道些什么？关于银河系，你还想知道些什么？（1）外形从地球上看，银河系像一条带子。从宇宙中看，银河系像一个大铁饼。从侧面看，银河系就像一只织布的梭子。（2）位置地球属于太阳系；太阳系属于银河系；银河系属于宇宙空间。银河系： 二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观仙女座星系二、浩瀚的宇宙新课教学1. 宇宙概观阿伯尔 2218星系二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空用肉眼观察（在地球上）用望远镜观察（在地球上）用火箭运载（在地球上）用航天器观察（在太空中）航天人观察（在太空中）二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空1957年10月4日，苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，标志着人类的航天技术已进入到了一个崭新的时期。1961年4月12日，苏联少校加加林完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的梦想。1969年7月20日，阿姆斯特朗将脚踏在了寂静的月球上。他深情地说道：“这是我个人的一小步，但却是全人类的一大步。”二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空2003年10月15日，“神舟”五号成功发射。标志着中国首次载人航天取得圆满成功。二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空2005年10月12日，“神舟”六号成功发射。 费俊龙、聂海胜 实现“多人多天”载人飞行。二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空2008年9月25日21时，“神舟”七号成功发射。翟志刚、刘伯明、景海鹏。翟志刚实现中国第一次太空漫步。二、浩瀚的宇宙新课教学2. 飞向太空神州十四号2022年6月5日10时44分，长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火起飞，托举载有陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员的神舟十四号载人飞船进入太空。约577秒后，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功；6月5日17时42分，成功对接于天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约7小时。7月25日10时03分，神舟十四号航天员乘组成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱，这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。后续，按计划开展组合体姿态融合控制、小机械臂爬行和大小臂组合测试等在轨工作，并利用问天舱气闸舱和小机械臂进行航天员出舱活动。11月3日15时12分，神舟十四号航天员乘组顺利进入梦天实验舱。11月13日14时18分，神舟十四号航天员乘组陈冬、刘洋、蔡旭哲成功开启天舟五号货物舱舱门，在完成环境检测等准备工作后，于15时03分顺利进入天舟五号货运飞船。11月30日7时33分，神舟十五号航天员乘组在载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接后，从飞船返回舱进入轨道舱，并与神舟十四号航天员乘组“胜利会师”。12月2日晚，神舟十四、神舟十五号航天员乘组进行交接仪式，两个乘组移交了中国空间站的钥匙。神舟十四号航天员乘组已完成全部既定任务，将于12月4日乘坐神舟飞船返回东风着陆场。12月4日11时1分，神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功分离；同日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医监医保人员确认航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲身体状态良好，神舟十四号载人飞行任务取得圆满成功。二、浩瀚的宇宙新课教学3. 破解宇宙奥秘之路“宇宙大爆炸”学说的许多见解虽然得到了实验观测的支持，但它提出的问题实际上比它解决了的问题还要多，留给人们思考和疑问也更加深邃而广阔。爱因斯坦曾经说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜。” 你愿意加入破解它的行列吗？三、能源：危机与希望新课教学1. 能量转化与守恒定律自然界中的物质存在着不同的运动形式，不同的运动形式对应着不同的能量。运动的物体具有动能；被举高的物体具有重力势能；发生弹性形变的物体具有弹性势能；由大量粒子构成的系统具有内能。下列的各种情景中，不同形式的能量在发生相互转化飞行的飞机——内能能转化为机械能驾车飞越黄河——重力势能转化为动能行器上的电池板——光能转化为电能风力发电厂——机械能转化为电能三、能源：危机与希望新课教学1. 能量转化与守恒定律三、能源：危机与希望新课教学1. 能量转化与守恒定律 大量事实表明：不同形式的能量之间可以相互转化，在一定量的某种形式的能量减少的同时，总伴随着其他形式的能量在等量地增加。 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。1.能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然规律之一。任何形式的能量之间都可以转化，但转化过程并不减少它们的总量。2.自发的能量转化过程是有一定方向性的，即自然进行的能量转化过程是不可逆的。三、能源：危机与希望新课教学1. 能量转化与守恒定律历史上的第一类永动机的设计方案：第一类永动机违背了能量转化与守恒定律，不可能制成。三、能源：危机与希望新课教学2. 能量与能源 能量：能量与物质及其运动相互联系，对应于不同形式的运动，有不同形式的能量；如机械能、电磁能、内能、化学能等。 能源：能够提供能量的物质资源称为能源。 能源是人类社会生活的物质基础。（1）化石能源、核能会越用越少，不可能在短时间内从自然界得到补充所以他们属于不可再生能源。（2）水的动能、风能、太阳能、生物质能，可以在自然界源源不断地得到，所以它们属于可再生资源。 能源的分类：三、能源：危机与希望新课教学3. 物质与能量质能方程1905年德国物理学家爱因斯坦提出。揭示了以质量m为标志的物质与能量E之间有一种简单的正比关系。表明物质蕴含有巨大的核能。核裂变 用中子轰击铀，重原子核分裂成两个中等质量的原子核的核反应叫作核裂变。△E = △m c2裂变反应后生成物的质量减少，释放出核能。核裂变释放的核能被利用与发电。三、能源：危机与希望新课教学3. 物质与能量核裂变 ：△E = △m c2 ◎将轻核聚合成质量较大的核的核反应叫作核聚变。 ◎聚变反应后生成物的质量减少，释放出更巨大的核能。◎核聚变发生之前必须要在高温之下进行，因此又成为热核反应。要和平利用，需平稳受控进行。太阳内部之间原子的反应就是核聚变。三、能源：危机与希望新课教学4. 科学与人类可再生能源 ：太阳能、风能、潮汐能、水力和地热能不可再生能源：煤、石油、天然气三、能源：危机与希望新课教学4. 科学与人类合理利用能源利用能源改善生活时，注意避免因滥用技术而导致的社会问题，促进人类全协调、可持续发展。课堂练习 1.“华龙一号”作为“一带一路”建设的新名片，是中国核电“走出去”战略的主要典范之一。以下关于核电站的说法正确的是（　　）A．核反应堆中发生的是核聚变B．核能的使用不需要任何防护，不会产生任何污染C．放射性元素放出的射线有α射线、β射线和γ射线D．核电站发电的能量转化过程是：核能→机械能→内能→电能C课堂练习 2.智轨列车具有轻轨、地铁等轨道列车的零排放、无污染的特性，并支持多种供电方式。如图所示为2021年3月30日，株洲智轨试运营情景。智轨列车的动力系统在输出动力的过程中（　　）A．电能转化为机械能 B．内能转化为机械能C．机械能转化为电能 D．机械能转化为内能A课堂练习 3.人类从未停止过对粒子与宇宙的探索，下列说法不正确的是（　　）A．宇宙是有层次结构的天体系统B．常见的物质是由大量分子构成的C．电子的发现说明原子核是可分的D．两个表面光滑的铅块相互挤压后粘在一起，说明分子间存在吸引力C课堂练习 4.中国人民解放军南海舰队远程军演中，舰载直升机（如图所示）有一个匀速竖直爬升的过程，这一过程中（　　）A．机械能守恒B．动能转化为重力势能C．直升机使用的航空煤油属于可再生能源D．飞行员可以通过无线电波与指挥台联系D课堂练习 5.如图所示是太阳能小凉帽，帽顶的电池板利用太阳能进行发电，再驱动电动机转动形成风。关于这个过程中的能量转化情况，下列说法正确的是（　　）A．太阳能→电能→机械能 B．机械能→太阳能→电能C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→机械能→电能A课堂练习 6.2021年5月22日，我国“祝融号”火星车安全驶离着陆平台，开始在火星表面巡视探测，如图所示。关于“祝融号”火星车，下列描述正确的是（　　）A．到达火星的“祝融号”火星车质量变大了B．车轮做得比较宽大，是为了增大对火星表面的压强C．用电磁波向地球发回探测信息的速度是340m/sD．所用的太阳能电池板是将可再生能源太阳能转化为电能D43再见