第十一章 多彩的物质世界师.docx
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第十一章多彩的物质世界师
第十一章多彩的物质世界
第一节宇宙和微观世界
学法点拨
物质世界可以从以下三个层面研究:
宇观世界:
宇宙、银河系、地球等。
它们的体积非常大,大多距离我们非常远,要借助天文望远镜观察和研究:
宏观世界:
地球上人类可以实地观察和研究;微观世界:
物体尺寸非常小,要借助显微镜、电子显微镜观察和研究。
微观物质的尺度很小,人类肉眼无法直接观察。
但是,分子也有结构,它是由原子组成的。
教学过程
一.宇宙是由物质组成
教师:
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。
1.宇宙有多大?
综合观察课本图10.1-1和课本图10.12-1。
请同学们说出太阳系的九大行星(现报道发现第十大行星)。
在太阳系示意图中找出我们生活的地球。
(在离太阳比较近的第三条轨道上)
2.交流资料数据:
人类赖以生存的地球置身于太阳系之中,是太阳系中的一颗普遍的行星;
太阳系置身于银河系之中,太阳只是银河系中几千亿科恒星中的一员;
银河系只是数十亿个星系中的一个,一束光穿越银河系需要十万光年;
在浩瀚的宇宙中,还有许多像银河系这样的星系。
目前,我们人类观测到的宇宙中拥有数十亿个星系。
(3)根据以上资料、数据让学生推理,说一说他们所想像的宇宙有多大。
(4)结论:
宇宙是广阔无垠的,大得很难以想象。
3.人类对宇宙的探究过程。
交流资料:
中国古代关于宇宙结构的学说;
哥白尼与日心说;
从世界上第一颗人造地球卫星发射成功,到人类第一次乘飞船进入太空;
美国的“阿波罗”登月计划;
我国“神舟”号飞船的五次成功飞行。
宇航员杨利伟顺利进入太空绕地球航行。
随着科学的不断进步,人类对太空宇宙的探索越来越深入,宇宙的奥秘将逐渐被揭示。
4.宇宙的组成
问题:
宇宙究竟是由什么组成的?
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之中。
物质由分子组成
问题:
物质又是由什么组成的呢?
从古到今,人们一直在探寻着这个问题的答案。
古希腊人认为宇宙万物是由水、火、土、气四元素组成;我们的祖先认为宇宙万物是由金、木、水、火、土五行组成。
但这些看法都是不科学。
到底物质又是由什么组成的呢?
分割物质实验:
物质分割有一个限度,分割到这一限度时小粒子能保持物质原来性质但用肉眼不能看到,只能借助电子显微镜观察。
科学研究发现:
任何物质都是由主其微小的粒子组成的,这些粒子保持了物质原来的性质,意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这些粒子叫做分子。
固态、液态、气态的微观模型
学生交流课前观察蜡凝固时体积的变化。
(液体蜡在凝固时体积缩小,中间凹陷下去。
)
问题:
我们知道物质一般以固态、液态、气态的形式存在。
物质处于不同状态具有不同的物理性质。
从实验,我们看到物质在一般情况下由液态变为固态体积缩小,由液态变为气态,体积增大。
物质由分子组成,那么,物质存在的形式与分子的存在状态是否联系呢?
探究:
先让学生说说他们在课堂上听课,课间在教室里活动时,课间在操场上自由活动时这三种情况下活动的状态和活动空间。
固体具有一定的体积和形状;液体没有确定的形状,具有流动性;气体具有很强的流动性。
结论:
根据以上探究,可以认为物质存在的形式与构成物质的分子的运动状态有关。
原子结构
我们知道了物质同分子组成,人们又猜测分子能不能继续分割?
科学家发现分子是由更小的粒子组成,并把这样的粒子称为原子。
同时还发现有的分子由多个原子组成,有的分子由单个原子组成。
在一般情况下原子核所带的正电和核外电子所带的负电相相等。
原子核由更小的粒子---质子和中子组成,而质子和中子又由更小的夸克组成……
达标自查
1.我们人类生活在广阔的宇宙里,太阳是中一千亿颗恒星中的一员,人类生活的地球在离太阳比较近的第条轨道上运行。
目前发现的太阳系有大行星。
2.物质由微小的粒子组成。
这些微小粒子保持了物质的性质,我们叫它。
由于它的体积很小,一般要用观察。
3.固态物质中,粒子之间有强大的作用力,具有一定的和。
4.液体没有确定的,具有。
气体粒子之间作用力小,故气体容易被,并具有性。
5.物质由组成。
分子由组成。
原子核外的电子绕运动。
6.物质从液态变成气态的时候,体积变化的正确说法是:
()。
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。
7.下列说法中,不正确的是:
()。
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。
8.下列单位换算中,正确的是:
()。
A.12nm=1.2×109m;B.12nm=1.2×10-9m;
C.12nm=12×109m;D.12nm=12×10-9m。
9.下列对物质结构的描述,正确的是:
()。
A.固态物质的排列规则,就像学生做广播体操一样;
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球场上跑动;
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。
能力提高
10.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:
11.探究:
水结成冰以后,体积是变大了还是变小了?
猜想:
设计、进行实验:
分析结论:
交流:
通过第10题和第11题的探究,你有什么发现?
第二节质量
一、学习目标
1、知道质量的初步概念
2、知道质量的单位及其换算关系。
3、学会正确使用天平
4、学习天平的调节和使用。
5、学会用天平称固体和液体的质量。
6、学会利用天平进行一些特殊测量。
二、学习内容:
1.质量
(1)物体与物质的区别
环顾我们生活的这个世界,有各种各样的东西,如:
楼房、桌椅、汽车、轮船……,所有这些东西叫做物体。
物体是由空气、水、金属、木头……等材料构成的,这些材料叫做物质.因此我们通常说:
由物质组成的实物叫物体.例如:
桌子是物体,而桌子是木头做的,木头则称之为物质。
(2)质量是物体所含物质的多少
有了质量的概念,就可以对各种不同的物体所含物质的多少进行比较.如在日常生活中人们去粮店买米,告诉营业员自己要买多少米,实际上他表达的是质量的大小。
(3)质量是物体本身的一种属性
质量不随物体的位置、形状、温度、状态的改变而改变.例如:
一块冰由于温度升高,化成了水,它的形状、状态、体积都改变了,但它的质量不变.又例如:
一副杠铃,无论是放在地球上还是带到月球上,其质量并不随地理位置的改变而改变。
2.质量的单位
(1)在国际单位制中,质量的单位是千克,其它单位有吨、克、毫克等。
(2)不同单位之间的换算关系:
(千进位)
1吨=1000千克
1千克=1000克
1克=1000毫克
(3)对质量的单位要形成具体的概念.如5分硬币的质量约为2克,1个鸡蛋的质量约为50克,成人的质量约为60千克等。
*3.质量的测量
(1)测量质量的工具很多,日常生活中常见的有杆秤、磅秤、电子秤;学校实验室、工厂化验室常用的有托盘天平、物理天平;近代最精密的测量质量的仪器是电子天平.
(2)托盘天平的构造及工作原理
托盘天平的实质是一个等臂杠杆,由左、右托盘、底座、横梁(含平衡螺母)、分度盘、指针、标尺、游码组成。
如果左、右盘中物体的质量不相等时,哪个盘里质量较大,横梁就朝哪端下沉,当两盘中物体的质量相等时,横梁就能最终停在水平位置上,指针指在分度盘的中央,根据这个道理,从右盘中放的质量已知的砝码(包括游码),就可测出左盘中被测物体的质量.
(3)天平的铭牌
每架天平都有一块铭牌,上面标有感量和称量各是多少。
感量是表示一架天平能称出的最小质量,因此小于天平的感量,天平就感觉不出来了,天平的感量越小,它的准确度就越高,称量是表示这架天平每次最多允许称的物体质量.
(4)托盘天平的使用方法
①把托盘天平放在水平桌面上,把游码放在标尺左端的零刻线处.
②调节横梁右端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,这时横梁平衡.
③把被测物放在左盘边,接“先大后小”顺序选择适当砝码,用镊子向右盘里增减砝码并调节游码在标尺上的位置,直到横梁平衡.
④盘里砝码的总质量加上游码所对的刻度值,就等于被测物体的质量.
[说明]
①调节好的天平如果移动了位置需重新调节。
②天平平衡后,不要更换两个托盘的位置,否则要重新调节天平的平衡.
③判断天平横梁是否平衡时,不一定要等指针静止下来,只要指针在零刻度线左右摆动的幅度相等,即可判断天平横梁平衡.
(5)使用托盘天平的注意事项
①防止损伤被测物体的质量不能超过天平的最大称量;往盘里增减砝码时要轻拿轻放,用后及时将砝码放回砝码盒里.
②防止锈蚀
要保持天平干燥、清洁;不要用手摸天平盘,不准把潮湿的东西或化学药品直接放在天平盘里;砝码要有镊子夹取,不准直接用手拿.
(6)物理天平的使用,先调平衡
①调节天平底板上的螺母,使天平底板水平;
②调节天平横梁两端的螺母,使天平的横梁平衡.
(7)液体质量的测量
①用天平称出容器的质量m1.
②将容器灌上适量的液体后,用天平称出液体和容器的总质量m2.
③液体的质量m液=m2-m1。
如果先测容器与液体的总质量,倒去液体后再测容器的质量,那么由于容器内还有残留的液体,测量误差就较大,因此这种方法一般不可取.
(8)微小物体质量的测量
可采用“聚少成多,测多算少”的方法.如课本上提到的如何称出一张邮票的质量,则可将100张(或适量的张数)相同的邮票放在已调节好的天平上、测出这100张相同的质量m克,那么一张邮票的质量m1=m/100克.
三、例题分析
第一阶梯
[例1]为了表示下列各物体合理的质量值,请在下面的横线上填上确切的单位;
(1)一个鸡蛋的质量约为50________________
(2)一个中学生质量约为5×10-2____________
(3)一头大象的质量约为5.8×103___________
点拨:
此类题目在填写单位时要联系实际,不能盲目填写。
答案:
(1)g
(2)t (3)kg
[例2]利用天平测物体质量时,若所用的砝码已经磨损,那么物体的实际质量比所测得的质量( )
A、偏小 B、偏大 C、不变 D、无法确定
点拨:
已磨损的砝码它的实际质量小于砝码上所标的质量值。
答案:
A
[例3]用调节好的天平测物体质量时,发现指针偏向分度盘的左侧,为使天平平衡,下列调节方法正确的是( )
A、将两侧的平衡螺母均向左调。
B、增加右盘中的砝码或移动游码
C、只能增加右盘中的砝码,不能移动游码
D、只能移动游码,不能增加砝码
点拨:
审清题意,本题为称物体质量时横梁调平。
答案:
B
第二阶梯
[例4]使用托盘天平测物体质量时,有如下操作步骤
A、把游码移动标尺左端“零”点上
B、将被测物体放入左盘中,在右盘中由小到大减砝码和移动游码,使天平平衡。
C、把天平放在水平的工作台上
D、调节天平横梁两端的平衡螺母,使横梁平衡。
E、用右盘中砝码总质量加上游码对应的刻度值作为被测物体的质量记录下来。
(1)上述步骤中,____步骤有错误,错误是_______________,应改为_____________。
(2)把上述步骤的代号按照实验的合理顺序排列应是_______________.
点拨:
利用天平测质量时操作必须规范。
答案:
使用托盘天平测物体质量,增减砝码的顺序是由大到小,故本题操作步骤B有错误,错误是由小到大,应改为由大到小。
按照操作程序:
先调节,后测量。
顺序应为CADBE。
[例5]一同学用托盘天平测物体的质量,在调节天平时,他把天平放在水平工作台上后,忘记了移动游码,当时游码位于0.2g的位置,应调节平衡螺母,使横梁平衡,测量时,物体放在左盘,在右盘中放入50g、10g、5g的砝码各一个,指针恰好指在分度盘中央的红线上,则被物体的质量为( )
A、65g B、65.2g C、64.8g D、无法确定
点拨:
此题部分学生会选B,是机械地记忆书上的结论,也会有学生选C,是没有注意题目的隐含条件,游码位置未改变。
答案:
此题关键是游码开始未移到“零”点上,而在0.2g的位置上,既0.2g的位置相当于标尺上的0位置,同时测量时游码的位置未改变,故物体质量为65g,A正确。
[例6]有一架托盘天平,横梁标尺上的最大刻度为10g,测量前天平已调好,砝码盒内配有100g的砝码1个,50g的砝码2个,20g的砝码2个,10g的砝码1个,现用此天平称出106g的金属小颗粒,为测量方便此见,应在左盘中加入______砝码,游码应对准______g的位置,在右盘中放入小颗粒,通过增减小颗粒,使天平平衡,即得到106g的金属小颗粒。
点拨:
如何方便快捷地测出固定质量的物体,它不是通过增减砝码和移动游码来进行,而是通过增减物体来时行的,如到粮店买米、面等。
答案:
1个100g,6g
第三阶梯
[例7]一个鸡蛋的质量大约是( )
A、0.06t B、6kg C、60g D、60mg
思路分析:
解此题关键是对质量的单位,尤其是国际通用的质量单位千克的大小以及日常生活中常见的物体质量都要有具体的感性认识,一般20个鸡蛋的质量大约1kg,那么一个鸡蛋的质量大约为0.05kg,把题中的A、C、D三选项的质量单位都换算成千克作单位,则A为60kg,C为0.06kg,D为0.00006kg,比较一下应选C。
答案:
C
[例8]对于托盘天平,在调节天平横梁平衡的过程中指针右偏,应________才能使横梁平衡;若在称量时,指针左偏,若再加上最小质量的砝码,指针却又向左偏,应_______才能使天平横梁再次平衡。
思路分析:
天平的指针是与横梁连在一起的,指针向上指向分度盘,指针向右偏,右边下沉,若在称量前,必须将天平右端的平衡螺母向左调节。
若称量时,指针向左偏,左盘下沉,应向右盘中加砝码,如果这时加上了一个最小的砝码,指针却又向右偏了,说明此砝码的质量大,应退回该砝码,移动标尺上的游码,直到天平的横梁恢复平衡。
答案:
①将天平横梁右端的平衡螺母向左调节;②将最小质量的砝码退回砝码盒,移动标尺上的游码。
[例9]下列是测量一杯水的质量的实验步骤,请将正确的序号填写在横线上:
________,________,_________,________,_________.
A、整理器材,把物体放回原处;
B、测出杯子和水的总质量m;
C、算出杯中水的质量m-m0;
D、测出空杯子的质量m0;
E、调节天平。
思路分析:
使用天平称量液体质量时,通常先测出空容器的质量,然后再向容器中加液体,称出液体和容器的总质量,计算出液体的质量。
因而实验步骤正确顺序为E、D、B、C、A。
答案:
E、D、B、C、A。
四、检测题。
1、完成下列单位换算。
(1)3×10-5t=_________kg=_______mg.
(2)4.2×106g=________kg=_______t.
2、质量最接近50g的物体可能是( )
A、一粒砂子 B、一只鸡蛋 C、一支钢笔 D、一只母鸡
3、在调节托盘天平时,首先应将天平放在_______;然后将游码移至_______,再调节______,使指针指在_______。
4、使用天平时,砝码要用_______夹取,不要用手拿,被测物体的质量不能大于______。
5、用天平测量物体质量时,移动标尺上的游码相当于向天平______盘里_____。
6、一个普通中学生的质量大约是_______kg,当它在太空中失重时,质量是______kg.
7、3kg的水结成冰后,冰的质量是______kg,2kg的一瓶罐头带到太空中,其质量为______kg。
8、小华想用天平测一个大头钉的质量,把小华设计的称量步骤重新整理出正确的顺序是___
_____(只填序号)。
(1)把天平放在水平台上;
(2)把50个相同的大头钉放在天平的左盘中,用镊子加砝码;
(3)调节横梁右端的平衡螺母,直到天平横梁平衡;
(4)调节游码直到横梁平衡;
(5)读出总质,求出每个大头钉的质量;
(6)把游码放在标尺的零刻度线上;
9、已经调节好的天平,移到另一张桌子上使用时( )
A、无须重新调节天平的平衡 B、需要重新调节天平的平衡
C、横梁右端的螺母必须向左调 D、横梁右端的螺母必须向右调
10、下列过程中,使用引导字的物体质量发生变化的是( )
A、一杯“水”结成“冰” B、将一“矿石”由月球带回地球
C、将一“铁块”烧红 D、氧气瓶中的“氧气”被用掉了一半
11、一位同学在测量质量时,在天平的右盘中无论怎样加减砝码,都不能使天平平衡,可采用的方法是( )
A、移动游码 B、调节平衡螺母 C、交换托盘 D、移动游码并同时调节平衡螺母
12、关于托盘天平的使用,下列说法不正确的是( )
A、被测的物体应放在左托盘、砝码应放在右托盘
B、被测的物体的质量不能超过天平的称量
C、称量时,可调节天平横梁右端的平衡螺母,使天平平衡
D、天平平衡后、被测的物体的质量等于右盘中砝码的总质量加上游码所对的刻度值。
13、一块铁块,在下列哪种情况下,它的质量将发生变化( )
A、把铁块轧成薄铁片
B、把铁块锉成圆柱体
C、把铁块带到月球上
D、把铁块熔化后铸成铁锅
14、一架已调节好的天平,因某种需要移到另一张桌子上使用,在用此天平称量物体质量之前( )
A、不必调节就可测量 B、只需水平调节
C、只需要横梁调节 D、水平、横梁都要调节
15、用托盘天平称量一粒大米的质量,下列方法中可取的是( )
A、一粒大米质量太小,无法称量
B、把一粒大米放在天平右盘里,在右盘中放砝码,反复测量,求平均值。
C、把一粒大米放在一只小杯中测出其总质量,再减去小杯的质量
D、取100粒大米称出其总质量为m,则一粒大米的质量为m/100。
16、某同学使用托盘天平称物体质量时,采用了如下步骤:
(1)把天平放在水平桌面上,把游码放在标尺左端的零点上;
(2)调节天平横梁右端的平衡螺母;
(3)将被测物放在天平的右盘里;
(4)根据估计被测物质量,用手拿砝码放在左盘里,再移动游码直到横梁平衡;
(5)算出被测物体质量后,把砝码放回盒里;
以上有三个步骤缺漏或错误,请在下面括号里填有缺漏或错误的序号,然后在后面的横线上补充或改正。
( )_______________________________________________________________
( )_______________________________________________________________
( )_______________________________________________________________
17、请你列举出托盘天平的几个缺点,并针对这些缺点找到改进的方法,至少要列出两个缺点并加以改进。
参考答案:
1、
(1)3×10-2,3×104
(2)4.2×103,4.2
2、B
3、水平工作台上,横梁标尺左端的零点上,平衡螺母,分度盘中央的红线上
4、镊子,天平的最大称量
5、右,加减砝码
6、40,40
7、3,2
8、
(1)(6)(3)
(2)(4)(5)
9—15 B D A C B D D
16、
(2)使天平的横梁平衡;(3)将被测的物体放在左盘;(4)用镊子拿取砝码,从大到小的顺序向右盘加减砝码。
17、答案仅供参考:
缺点1:
老人看不清标尺上的游码所对的读数,改进方法:
在标尺上安装一个可以随游码移动的放大镜,将示数放大。
缺点2:
夜晚,在室外看不清游码读数。
改进方法:
在标尺上安装一个由小灯泡组成的照明电路进行照明。
缺点3:
不能直接测量液体质量。
改进方法:
设计一个烧杯形状的天平左托盘,测量液体质量时,将这个左托盘换上即可。
第三节密度
第四节测量物质的密度
一、学习目标
1、理解密度的概念,知道密度是物质的一种特性。
2、知道密度的单位、读法及物理意义。
3、掌握密度公式,并能进行简单的计算。
4、知道测定物质密度的原理,并用此原理进行密度的测定。
5、学会用天平和量筒测固体和液体的密度。
6、熟练掌握密度公式及其变形公式,并能进行相关计算。
二、学习内容
1.密度
每种物质都有各自的特性,要认识物质必须研究这些物质的特殊性.物质的形状、颜色、软硬程度等是
物质的特性,可以根据这些特性来辩认它们,但是这还不够,物质还有一个很重要的特性——密度.密度是一个表示物质特性并且应用比较广泛的物理量.
(1)密度的意义
各种不同的物质,例如铁、铝、水、酒精、空气、氢气等在体积相同时,它们的质量各不相同,这是物
质的一种特性.在物理学中引入了物质“密度”这个物理量来表示这种特性.
(2)密度的定义
密度的定义为:
单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度.
密度的定义式为:
ρ=m/v,式中的m表示质量,v表示体积,ρ表示物质的密度。
(3)密度的单位
在国际单位制中,密度的单位是“千克/米3”,常用的单位还有“克/厘米3”。
它们的关系是:
1克/厘米3=1000千克/米3。
密度的单位读法及物理意义是:
“千克/米3”读作“千克每立方米”,表示1米3某种物质的质量是多少千克。
如水的密度是:
ρ水=1.0×103千克/米3,读作“1.0×103千克每立方米”,它的物理意义是:
1米3的水的质量是1.0×103千克。
(4)密度分式的运用应注意
公式ρ=m/v中,mvρ都是对同一物体而言的,不能张冠李戴。
一般情况下,统一使用国际单位,如m用千克作单位,v就应该用米3作单位,那么ρ的单位就是千克/米3;若采用常用单位,如m用克作单位,v就应该用米3为单位,那么ρ的单位就是克/厘米3。
对于同一物质,密度ρ是一定的,它反映了物质的一种特性,只要物质不变,物态和外界条件不变,其密度是不变的。
当物质的质量增大(变小)多少倍,其体积也增大(变小)多少倍。
不能把ρ=m/v理解为物质的密度与它的质量成正比,与它的体积成反比。
对于同一种物质,它的密度是不变的说法具有一定的条件的,如同一物质在不同的物态(固态、液态、气态)和条件(温度)下,其密度也是不同的。
如:
水的密度是1.0×103千克/米3,而冰的密度是0.9×103千克/米3,水蒸气的密度是0.6×103千克/米3。
不同的物质,一般有不同的密度。
可是为什么煤油与酒精的密度,水和蜡的密度是相同的呢?
因为:
密度是物质基础的一种特性,但不是唯一特性。
两种物质的密度值相同,表明物质在这方面的特性一样,但在其它方面的特殊性就不一样。
因此,应该说对于不同
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- 第十一章 多彩的物质世界师 第十一 多彩 物质 世界