九年级物理 《宇宙和微观世界》教材详解教案 人教新课标版

第一节宇宙和微观世界
1.教学目标
知识与技能目标：
●知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的。

●初步了解固态、液态、气态的微观模型，初步了解原子的结构。

●初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。

过程与方法目标：
●在了解物质的微观结构的过程中，体会科学家探究物质微观结构过程中采用的物质模型方法。

情感态度目标：
●通过了解人类探索太阳系及宇宙的历程、探索微观世界的历程，认识人类的探索将不断深入，培养学生科学的世界观。

2.教学导入
导入一：情境导入
人们说广阔的宇宙是无边无际的，那么，这宇宙究竟大到什么程度？宇宙万物，变化万千，那么，这绚丽的世界到底是由什么组成的呢？这一切给人类留了许许多多的谜，引发了人类无限的遐想，激发了一代代科学家对它们孜孜不倦的观察和研究。

那么，这一节课就让我们沿着科学家的探究的足迹，从宏观到微观作一次旅行，对这些问题作一些初步的探讨吧。

导入二：对话导入
［师］同学们，在我们的周围有高由、流水、树木、花草，这些物质把我们的地球装扮得非常的美丽。

浩瀚的宇宙中有数不清的星体，如：太阳、月亮等，它们都是物质。

你想了解物质世界的构成吗？
［生］想。

［师］请同学们观察课本第４页的图11.1-1和图11.1-2
［师］看了这两幅图，同学们能提什么问题？（学生讨论）
［师］大家说得好，这节课就让我们由浩瀚的宇宙走进微观世界，共同认识这多姿多彩的物质世界吧！
3.教学重难点
重点：物体的三态变化
难点：正确理解宇宙是由物质组成的
4.教材内容详解
知识点1 宇宙是由物质组成的
人类居住的地球，是太阳系中的一颗普通行星，太阳又不过是银河系中几千亿颗恒星中的一颗，银河系异常巨大，一束光以3×108m/s的速度穿越银河系，需要十万年的时间！
迄今为止，人类已经观测到宇宙中拥有数十亿个星系，银河系不过是这数十亿个星系中的一个，可见，宇宙世界是广阔无垠、漫无边际的。

地球及其他一切天体都是由物质组成的，物质处于不停的运动和发展中，人类对宇宙的探究也是在不断深入和发展的。

例1下列说法正确的是（）
A.地球及其他一切天体都是由物质组成的
B.有的物质在运动，有的物质静止不动
C.构成宇宙的物质尚未研究清楚
D.宇宙不是由物质组成的
【解析】宇宙是由物质组成的，地球及其他一切天体都是由物质组成的，物质处于不停的运动和发展中。

【答案】A
例2据天文学家测算，除太阳外，距我们最近的恒星是4.2光年的比邻星。

（1）比邻星距地球有多少米？（一年按365天计算）
（2）如果宇航员乘坐速度为1000m/s的航天飞机从地球出发，需要多少年才能到达比邻星？
【解析】“光年”是天文学中常用的一种长度单位，1光年等于光在真空中一年内通过的距离，本题可分别通过速度公式求出。

【答案】
（1）比邻星距地球的距离为s
1=v
1
t
1
=3×108m/s×365×24×3600s×4.2=3.973536×103m
（2）宇航员到达比邻星所需的时间为t
2=s
2
/v
2
=3.973536×103m/1000 m/s=3.973536×1013s=1.26×106
年
知识点2 物质是由分子组成的
探究：如果把玻璃杯打碎了，碎片还是玻璃，经过多次分割，甚至碾成粉末，颗粒越分越小，如果不断分割下去，有没有一个限度呢？
科学探究表明：任何物质都是由极其微小的粒子组成的，这些微小的粒子保持了物质原来的性质，通常把它们叫做分子，分子的直径只有百亿分之几米，只有电子显微镜才能帮助我们看到它。

用宏观的长度单位记录它很不方便，科学家引入了纳米单位，1纳米（nm）=10-9米，纳米技术是现代科技的前沿，在国际上备受重视。

例3物质由微小的粒子组成，这些保持了物质原来性质的微小粒子，我们把它叫做______，由于它的体积很小，一般要用________观察研究它。

【解析】分子的尺寸非常小，一般分子的大小只有百亿分之几米，而且保持了物质原来的性质，分子是用肉眼看不到的，我们可以通过电子显微镜观察到它，这说明分子是确实存在的，从而也说明，随着科学技术的进步，微观世界已不再神秘。

【答案】分子电子显微镜
知识点3 固态、液态和气态的微观模型
物质一般以三种不同状态存在着，即固态、液态和气态。

不同状态的物质具有不同的特征，如固态：具有一定的体积和形状，没有流动性。

液态：具有一定的体积，没有一定的形状，有流动性。

气态：没有一定的体积和形状，有流动性。

在固态物质中，分子与分子的排列十分紧密而有规则，分子间的间隔很小，粒子间有强大的相互作用力将分子凝聚在一起，分子能来回振动，但位置相对稳定，就像坐在座位上的人，身子可以来回晃动。

固态具有固定的体积和形状，很难被压缩。

在液态物质中，分子没有固定位置，可以比较自由的运动，分子间的间隔比固体较大，粒子间的作用力也比固体的小，就像学生在自己的教室中活动，但又没有离开教室一样，因此液态没有确定的形状，具有流动性；液体不容易被压缩，具有一定的体积。

在气态物质中，分子间的间隔很大，粒子间的作用力很小，分子在做高速、无规则运动，就像在操场上玩的学生，完全处于自由状态，在四处奔跑，因而气体具有很强的流动性，易被压缩，没有固定的体积和形状。

例4关于物态变化中体积发生变化的情况，下列说法中正确的是（）
A.主要是物质的分子在排列上发生变化
B.由于物态变化中，分子受外界条件影响，其自身体积膨胀或收缩
C.一切物质受热后体积都要变大
D.水结冰后成为固态，分子排列十分紧密，使得冰的体积减小
【解析】同种物质之所以有不同的状态，是由于物质的分子在排列上发生了变化，而分子本身大小不会变化，通常情况下，物质有热胀冷缩的性质，但水结冰时体积会变大，同样冰受热熔化成水后体积要变小，这是一个特例。

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【答案】A
知识点4 原子的结构
分子已经很小了，那么它是否可以再分呢？在19世纪初，人们已经提出了这样的问题。

19世纪初，英国科学家道尔顿证明了原子的存在，有的分子由一个原子组成，叫“单原子分子”；绝大多数分子由多个原子组成，叫“多原子分子”。

1897年，英国科学家汤姆生利用气体放电现象发现了电子。

1909年卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心叫原子核，电子在核外绕着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样。

20世纪初，科学家在探索物质结构的过程中，又知道了原子核是由质子和中子组成的，20世纪60年代，科学家再次发现了质子和中子都是由被称为“夸克”的更小粒子组成。

例5 下列有关原子的叙述正确的是（）
A.物质是由原子组成的
B.分子都是由多个原子组成的
C.只有一个电子在绕原子核运动
D.原子的大小有时会等于同种物质的分子大小
【解析】物质是由分子组成，而分子是由原子组成的，有的分子有多个原子组成，有的分子只有一个原子组成，只有一个原子组成的分子与原子等大，故A、B不正确D正确，原子的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子在绕核运动，电子的个数与元素的种类有关，故C不正确。

【答案】D
5.易错疑难辨析
例5下列说法正确的是（）
A．水沸腾时，水面上的“白气”是较大的水分子
B．一般分子的大小只有几埃
C．有些分子用肉眼也能看到
D．只要是微小粒子就是分子
【解析】水沸腾时，水面上的“白气”是水蒸气液化而成的小水珠，它是有许多水分子组成的。

一般分子的大小百亿分之一米，用肉眼无法看到，只能把它放大后才能观察到。

组成物质的微小粒子如果能保持原来的性质，这些粒子才是分子，并不是所以微小粒子都是分子。

【答案】B
例6关于物态变化中体积发生变化的情况，下列说法正确的是（）
A．一切物质受热后体积都要变大
B．主要是构成物质的分子在排列上发生了变化
C．水结冰后变成了固体，分子排列十分紧密，使得冰的体积变小
D．由于物态变化中，分子受外界条件影响，其自身体积膨胀或收缩
【解析】同种物质之所以有不同种状态，是由于物质的分子在排列上发生了变化，而分子本身大小不会变化，通常情况下，物质有热胀冷缩现象，但水结冰时体积会变大，同样冰熔化成水时体积要变小，这是一个特例。

【答案】B。