我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭中一颗很小的行星，广阔无垠的宇宙大得难以想象。那么，构成宇宙的微小颗粒究竟小到什么程度呢?

学完本专题后你应该做到的

1、知识与技能

(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)初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。

2、情感、态度与价值观

通过了解人类探索太阳系及宇宙的历程、人类探索微观世界的历程，认识人类的探索将不断深入，帮助学生树立科学的物质观和世界观。

下面我们这样来学习本专题的知识

宇宙与微观世界

让我们来阅读下面的资料

宇宙自古以来就是人类关注、困惑、探索的一个重大问题。1543年，哥白尼通过30多年的测查和分析，发表了“日心说”。1632年，伽利略利用望远镜探索宇宙，人类的视线深入到了更为宽广的星空。1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，为探索宇宙奠定了坚实的理论基础。1849年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星的存在外还存在一颗未知的行星，并计算出了这颗行星的运动轨迹。不久，在预测的轨道上发现了海王星。

飞向太空一直是人类不灭的理想，1957年10月，人类第一颗人造卫星发射成功。1961年4月12日，人类第一次乘飞船进入太空。2003年10月15日，中国载人飞船“神州五号”升入太空。

我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭中一颗很小的行星。太阳系除了太阳这唯一的恒星外，至今已发现了水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星9大行星、66颗卫星、2000多颗正式命名或编号的小行星，以及大量的彗星和流星。银河系中有众多像太阳这样的恒星，距地球最近的恒星是半人马座的比邻星。它与地球之间的距离大约是40万亿千米，光从比邻星发出需要4.2年才能到达地球。在浩瀚的宇宙中，还有许多像银河系这样的星系，其中仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系，从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所看到的仙女座已是200万年前的仙女座了。

广阔无垠的宇宙大得难以想象，那么，构成宇宙的微小颗粒究竟小到什么程度呢?科学家发现，任何物质都是由极其微小的粒子组成，这些粒子保持了物质原来的性质，1811年意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这种最小的粒子命名为“分子”。

最小分子的尺度相当于一根头发丝的直径的十万分之一，氢分子的质量只有10-27左右，1cm3水中含有3.34×1022个水分子，一个水分子的质量是3×10-26Kg。1909年，卢瑟福在成功地进行了α粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型，原子的中心叫原子核，占很小的体积，但几乎集中了原子的全部质量，带负电的电子在不同的轨道上绕着原子核运动，就像地球绕着太阳一样。20世纪初，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以放出质子和中子，由此知道原子核是由质子和中子组成的。20世纪60年代，科学家发现质子和中子都是由夸克等更小的粒子组成。

纳米技术是现代科学技术的前沿，纳米是一个长度单位，符号nm，1nm=10-9m。一般分子的直径是0.3nm-0.4nm，蛋白质的分子比较大，可达几十纳米;病毒的大小为几百纳米。纳米科学技术纳米尺度内(0.1nm-100nm)的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的原子、分子。

世界上形形色色的物质有多种状态，我们身边的物质一般以固态、液态、气态的形式存在，物质处于不同的状态具有不同的物理性质。

多种物质从液态变为固态，体积变小(水例外);液态变为气态时体积会显著增大。物质的状态变化时体积发生变化，主要是由于构成物质的分子在排列方式上发生变化。固态物质分子的排列十分紧密，分子间有强大的作用力;液态物质中，分子没有固定的位置，运动比较自由，分子间的作用力比固体的小;气态物质中，分子极度散乱，间距很大，分子间的作用力极小。因此，固体有一定的体积和形状;液体有一定的体积，没有确定的形状，具有流动性;气体没有一定的体积和形状，具有流动性。

让我们自己试着解答有关问题

1、想一想,应该填什么?

(1)1nm= m。一般分子的直径 (填“ 大于”或“ 小于”)1nm。

(2)我们身边的物质一般存在的形态为 、 、 。

(3)气态、液态、固态相比较，分子间的距离r气 r液 r固，分子间的作用力F气 F液 F固(填“”或“”)。

(4)固体与液体比较，相同点是 _____________________________，不同点是_________________________________;气体与液体比较，相同点是_______________________________，不同点是___________________________。

(5)将“银河系、 太阳系、地球、 夸克、 万里长城、分子、宇宙、质子”按照尺度的大小，由大到小顺序排列起为： 。

(6)填写下表

2、想一想，应该怎么分?

有6种物质：铁、水银、水晶、白酒、牛奶、巧克力。请用不同的分类方法把它们分成两类，并按照示例填空。

分类一(示例)

现在，让我们用所学的知识尽情发挥自己的才能吧!

请阅读下列短文

纳米科学技术

纳米材料早就在自然界存在，例如动物的牙齿、贝壳、鲨鱼皮、荷叶表面、珊瑚礁、陨石等都具有纳米结构，中国古代的颜料、墨、古铜镜的涂层都是纳米材料，然而，他们虽然用了纳米技术，制作了纳米材料，但并不知道纳米材料的重要性，是处于自发阶段。真正把纳米作为材料的命名，是德国科学家Gleiter首次采用气体冷凝的方法，成功地制作了尺度由5纳米的晶粒组成的固体，他称之为纳米尺度材料。随后，美国、西德和日本先后研制成纳米级粉体及块体材料。

纳米技术的灵感，来自于已故的著名的诺贝尔奖获得者Richard Feyneman在1959年所做的一次题为“在底部还有很大空间”的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法人类从石器时代的磨尖箭头开始到现在的光刻芯片的所有技术，都一次性的削去或者融合数以亿计的原子，以便把物质做成有用的形态，为什么我们不可以从另一个角度出发，从单个分子甚至原子开始组装，以达到我们的要求呢?他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子的制造物品的可能性。”这是关于纳米技术的最早梦想。

常见的纳米材料有： 。

纳米技术的最初梦想是： 。

我们还想了解……

纳米技术将给现代生活带来革命

同样两件笔挺的西装，当用水或植物油倒在衣服表面时，其中的一件立刻出现了污渍，而另一件只留下几个细小的水珠，一抖，什么都没了。日前中国科学院在北京举办的纳米材料应用展示会上，纳米技术令观众大开眼界。

据中国科学院“百人计划”入选者之一、“二元协同纳米结构理论”的首创者、博士生导师江雷教授介绍，上述展示都是应用了“二元协同纳米界面材料”，它会在物质表面上形成一层稳定的气体薄膜，使油或水无法与材料的表面直接接触，从而使材料表面呈现出水、油不沾的“超双疏”性能。

经过“超双疏”界面材料技术处理过的棉、麻、丝、毛、绒、混纺、化纤等各种纺织面料，都具备对果汁、墨水、酱油、植物油等“不沾”的“超疏”性能，但这种处理技术又不会改变原有织物的各种性能，即纤维强度、面料色泽、耐洗涤性、透气性、皮肤亲和性、免熨性等;同时还有杀菌、防辐射、防霉的辅助效果。如此一来，服装的洗涤次数可大大减少，洗涤方式只是用水轻漂即可，人们可从此告别大量使用洗涤剂洗衣的时代，减少污染、节约水资源、节约时间都是不言而喻的。这意味着这项技术将给我们的生活带来革命性的变化。

纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。什么是纳米?纳米是一种几何尺寸的量度单位，长度仅为一米的十亿分之一，略等于45个原子排列起来的长度。纳米技术是指制造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。其实，在今天，纳米技术已经悄悄渗透到我们的衣、食、住、行等日常生活的各个方面。应用纳米技术与纳米材料，可以制成抗菌冰箱、抗菌洗衣机等。现在，应用纳米技术与纳米材料的无菌餐具、无菌扑克牌、无菌纱布等产品也已面世。如果食品制造中采用纳米技术，可以帮助我们提高肠胃吸收能力。

再如，大家知道涂料可以美化居室，但是传统涂料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就可能变得斑驳陆离。应用纳米技术后，就会使涂料的许多指标大幅度提高，外墙涂料的洗刷性由原来的1000多次提高到了1万多次，老化时间也延长了两倍多。

从90年代初起，科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院就将纳米技术研究列入了攀登计划项目和相关的重大、重点项目，去年科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目，投入的基础研究与支持资金已达数千万元。

目前，中国已经建成了几个纳米技术研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已形成了一支支从事纳米技术研究的队伍，并在国际上取得了一系列令人瞩目的成果，个别方面甚至走在了世界最前沿。

有关专家称，随着纳米功能材料技术的不断发展，以及在各领域的全面推广应用，人们的生活将会发生革命性的变化，纳米时代离我们越来越近。除了穿的方面，像家庭装修用的玻璃、瓷砖、大理石、石膏板等材料表面经纳米技术处理后，都能呈现奇特的“双疏”性能，可改善材料自身的部分性能，拓宽应用的范围。将来可以告别厨房“看着油腻灶、干着脏兮兮”恼人的状况，而使“下厨房”如同进入一个清洁爽快的空间，有一种艺术创作般的快乐享受。