物理科学导论/1.6
物质和能量是构成我们宇宙的两个组成部分。这意味着所有事物要么是物质要么是能量。物质被认为是物理物体，而能量则是作用于宇宙中物质并与其相结合的力量。
名词
物质（不可数和可数；复数：物质）
- 宇宙的基本结构组成部分。物质总是由质量和体积组成，包含其质量乘以光速平方的总能量存储。
- 一种物质。
物质代表宇宙中的物理物体。物质虽然在外观和行为方式上与能量截然不同，但实际上是捕获的能量本身。当人们仔细观察物质的结构时，从一个非常非常小的组成部分开始，就可以证明这一点。
物质始于原子。原子是所有事物的构成要素。一个原子由几个更小的部分组成。使原子成为物质，而所有低于它的部分成为能量的原因是，电子和原子核由“电磁力”和核力共同束缚在一起。核力是将原子所有部分结合在一起的力量，它的作用是因为原子不同部分的相反性质。
质子是非常小的粒子，带正电荷。原子中的质子存在于原子核中。质子的数量总是等于原子中电子的数量。质子数量不能改变，除非原子置于一种特殊的科学仪器中，称为超级对撞机或原子粉碎机，在非常特殊的条件下才能改变。
中子是带中性电荷的微小粒子。这些粒子存在于原子核中。中子不会影响原子的元素，但它们可能会影响元素的同位素。
电子是比质子和中子小数百倍的粒子。电子存在于包围原子核的电子云中。电子云中的电子以不同的距离围绕原子壁运动，这些层级称为电子层。电子层中的电子数量可以通过公式 2n^2 确定，即电子层数的平方乘以 2。因此第一层有 2 个电子，第二层有 8 个电子，第三层有 18 个电子。
原子的原子核是中心，质子和中子存在于此。原子核包含原子 99% 的质量。
质量是国际单位制中用来衡量物体包含多少物质的标准单位。一般情况下，质量的标准单位是克。
名词 能量（复数能量）
- 所有运动和所有活动背后的动力。
- 实体做功的能力。
- （物理学）表示做功的能力，以质量 × 距离²/时间²（ML²/T²）或等效单位测量。
能量是引起变化或做功的能力。能量以许多不同的形式存在；我们在地球上体验到的最常见的一些形式是：热量、光线和运动。能量分为两类：势能和动能。
势能是“储存”的能量，即没有被使用的能量。这可以指任何类型的没有被消耗的能量。例如，一本被搬到塔顶的书具有势能；这在它被搬到塔顶时被赋予了该物体。它具有势能，因为它在对抗重力。在物理学中，每个作用都有一个大小相等、方向相反的反应。作用是书被提升到塔顶。而反应则是书落下或以其他方式下降到地面。这只是势能的一种类型，势能可以存在于许多状态中，例如
- 食物（分解成简单的成分，并通过呼吸消耗）
- 电流（储存在电池或发电机中）
- 弹簧（机械装置，当过度扩张或收缩时）
动能是在使用的能量。动能是指辐射、移动、发光和加热的能量。这种类型的能量在我们的宇宙中非常普遍。动能变化无常；所有形式都可以相互转换。如下所示
- 运动 ----> 热量（通过传导）
- 热量 ----> 运动（通过对流）
- 光线 ----> 热量（通过辐射）
- 运动是使物理物体在空间中移动的动能类型。
- 热量是使物理物体分子运动的动能类型。这会导致物体的温度升高。
- 光线是通过空间以波和束形式辐射的能量类型。光线被归类为光谱。可见光是我们可以看到从物体上反射的光线，而其他类型的光线，如 X 射线、伽马射线和无线电波，会导致辐射。
- 温度是由于分子随机运动而导致的一组分子或原子所具有的平均动能。
- 热量是由于分子随机运动而导致的一组分子所具有的动能总量。
- 热力学是研究宇宙中能量及其与物理物体相互作用的科学分支。我们将在后面进一步讨论热力学。
- 传导是指通过直接接触将动能从一个物体转移到另一个物体的过程。
- 对流是指流体内部电流传递动能的过程。
- 辐射是指动能通过空间传递的过程。
- 用你自己的话描述物质和能量
- 定义原子各个部分及其在原子中的作用
- 什么是元素？
- 物质和能量之间有什么关系？
- 原子中最小的部分是什么？
- 原子中哪个部分决定原子序数？
- 哪种类型的能量可以引起运动？
- 哪种类型的能量传递通过液体传递动能？
- 假设你在浴室里使用热灯，那么它产生的动能通过空间传递的方式是什么？
- 如果一个质子的重量为 1 个单位，而一个电子的重量为 0.007 个单位，那么一个含有 3 个中子的氢原子有多重？
1) 观察元素周期表
- 哪个元素的原子序数为 1？
- 哪些元素属于惰性气体？
2) 画一个原子图，包括以下内容：
- 原子核，包含
- 质子
- 中子
- 电子层，包含
- 正确数量的电子
- 电子在其适当的壳层中