粤教版选修35 第3章第一节敲开原子的大门第二节原子的结构 学案.doc

第一节敲开原子的大门第二节原子的结构学习目标重点难点1知道阴极射线的产生及本质2了解汤姆生发现电子的研究方法及发现电子的意义3掌握粒子散射实验的原理和结构4知道卢瑟福的原子核式结构模型重点：1对阴极射线演示实验，先了解器材结构，再认识现象和理解原理2电子发现的探究方法3粒子散射实验的过程、现象和结论难点：能利用核式结构模型解释粒子散射实验一、探索阴极射线1阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上_时，从_发生的一种使玻璃管壁上出现荧光的射线2汤姆生对阴极射线的探索方法（1）让阴极射线通过电场，根据_，可判断阴极射线带_（2）让阴极射线通过磁场，根据_，测出阴极射线的_预习交流1阴极射线管的玻璃管为什么要抽成真空呢？二、电子的发现汤姆生的探究方法（1）换用不同的放电气体，或用不同金属材料制作电极，测得阴极射线的荷质比_（2）在气体电离、光电效应中，可从不同物质中放出这种射线粒子（3）这种粒子的电荷与氢离子基本相同，_却比氢原子小得多预习交流219世纪后期，对阴极射线的本质的认识有两种观点一种观点认为阴极射线是电磁波，另一种观点认为阴极射线是带电微粒如果阴极射线带电，用什么方法才能判断？三、原子的结构1汤姆生的原子结构模型_模型2粒子散射实验（1）实验方法：用放射源放射的粒子束轰击_，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的粒子_情况（2）实验结果：_粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，但_粒子发生了较大的偏转，并且有_粒子的偏转超过了90，有的甚至几乎达到1803原子的核式结构的提出（1）卢瑟福的原子核式结构模型原子的中心有一个带正电的_，它几乎集中了原子的_，而电子则在核外空间_（2）核式结构模型能够解释粒子散射实验4原子核的大小原子核的半径约为_，原子半径大约是_ m预习交流3在粒子散射实验中，偏转角大的粒子与偏转角小的粒子相比，谁离原子核更近一些？在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、1高压阴极2（1）偏转情况负电（2）偏转情况荷质比预习交流1：答案：如果玻璃管内有气体，稀薄气体在高压下导电产生辉光放电，也可产生荧光，这时粒子可能来自管中气体，为了使射线来自阴极，就一定要把玻璃管中抽成真空二、（1）相同（3）质量预习交流2：答案：带电粒子在电场中受到电场力的作用，能够发生电偏转，同样在磁场中受到洛伦兹力的作用，能够发生磁偏转若阴极射线是带电微粒，则加上合适的电场或磁场后会发生偏转；若阴极射线是电磁波，则在任何情况下加上电场或磁场都不会发生偏转三、1葡萄干布丁2（1）金箔分布（2）绝大多数少数极少数3（1）原子核全部质量绕核旋转410151014 m1010预习交流3：答案：偏转角大的粒子离原子核更近一些，因为离核越近，所受的库仑力越大，偏转角越大；离核越远，所受的库仑力越小，偏转角越小一、对“阴极射线”的研究1阴极射线的发现说明了什么？2尝试分析阴极射线有何特点？3什么是阴极射线？它是怎样形成的？4在演示实验的仪器中，制成阳极的金属环能否换成金属片？5元电荷就是单位电荷，就是电子，对吗？6密立根油滴实验取得了哪些成就？阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为（）a平行于纸面向下b平行于纸面向上c垂直于纸面向外 d垂直于纸面向里1阴极射线不能误认为是x射线2当阴极射线穿过电场或磁场区域时，其重力远小于电场力或洛伦兹力，因此一般不考虑其重力3简单说，阴极射线的形成，都是想办法让电子动能变大，原子核束缚不住电子，这样电子就飞出去了手段有加热、光子照射阴极表面（光电效应）、用别的阴极产生的电子轰击阴极等本节中的阴极射线管是利用外加电场把电子“拉”出来，称为场发射阴极这几种作用可不是截然分开的，比如热发射和场发射，就可以在同一阴极中存在，只是侧重不同二、带电粒子比荷的测定1如何判断阴极射线的带电性质？2如何测定射线粒子的比荷？3英国物理学家汤姆孙发现，用不同的金属材料制作电极的阴极，都测得相同的比荷，这说明什么问题？4阴极射线的本质是什么？在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示abcd是个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏m贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为b粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略粒子经过电压为u的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出若已知l，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用请你根据上述条件求出带电粒子的比荷测量带电粒子的比荷，常见的测量方法有两种：（1）利用磁偏转测比荷，由qvbm得，只需知道磁感应强度b、带电粒子的初速度v和偏转半径r即可（2）利用电偏转测比荷，偏转量yat2（）2，故，所以在偏转电场u、d、l已知时，只需测量v和y即可三、粒子散射实验的进一步分析1粒子散射实验的装置是怎样的？2粒子散射实验中，看到了怎样的现象？原子的核式结构模型的内容有哪些？3核式结构模型如何解释粒子散射实验的结果？如图为粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜在图中的a、b、c、d四个位置时，关于观察到的现象，下述说法不正确的是（）a相同时间内放在a位置时观察到屏上的闪光次数最多b相同时间内放在b位置时观察到屏上的闪光次数比放在a位置时少得多c放在c、d位置时屏上观察不到闪光d放在d位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少1在粒子散射实验中用金箔做靶子的原因是：金的原子序数大，粒子与金的原子核间的相互作用力大，偏转明显，并且金的延展性好，更容易做成极薄的金箔，粒子更容易穿过2根据粒子散射实验的现象可以得出的判断是：（1）绝大多数粒子不偏移原子内部是十分“空旷”的（2）少数粒子发生较大偏转原子内部有“核”存在（3）极少数粒子被弹回表明：作用力很大原子内部的“核”质量很大，电荷量集中，根据以上结论可以判断：原子内部绝大部分是“空”的，原子的质量和电荷量主要集中在体积很小的“核”上1关于汤姆生发现电子的下列说法中正确的是（）a卢瑟福是第一个测出阴极射线比荷的人b汤姆生直接测出了阴极射线的质量c汤姆生发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是不同的d汤姆生由实验得到的阴极射线的比荷是氢离子比荷的近两千倍2（双选）下列说法中正确的是（）a阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用b阴极射线在磁场中一定会偏转c阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力d阴极射线的本质是带电微粒（电子）的定向移动3粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为（）a粒子与电子根本无相互作用b粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的c粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计d电子很小，粒子碰撞不到电子4如图所示，一束阴极射线自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场方向_，进入电场后，阴极射线粒子的动能_（选填“增加”“减少”或“不变”）5已知电子质量为9.11031 kg，静电荷量为1.61019 c，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.531010 m时，求电子绕核运动的速度、频率、动能和等效的电流（静电力常量k9.0109 nm2/c2）提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：1答案：说明原子是可以再分的2答案：阴极射线能够使荧光物质发光3答案：阴极射线顾名思义是阴极放射出来的射线我们现在知道它实际上就是电子束阴极射线是怎样产生出来的呢？同学们都知道光电效应，也知道光电流的产生，即电子脱离金属表面需要光子提供一个逸出功这个逸出功当然不是只有光子才能提供，任何来源的能量都是一样的所以我们可以将金属加热，让其温度变得很高，电子热运动加剧，电子热运动能量足够大时同样可以在金属表面逸出，这时我们再以这块金属作为阴极（负极），在相距一定距离的地方设一个正极，逸出金属表面的电子可以在电场作用下向阳极运动，形成电子束，形成的电子束即阴极射线4答案：不能阴极射线是由阴极发出的某种射线，这种射线通过阳极后撞击到玻璃壁上，而产生淡淡的荧光若将阳极换成金属片，阴极射线就无法通过阳极到达玻璃管上了，此时也就观察不到在玻璃管上的荧光了5答案：元电荷是最小的电荷量单元，但并不是说电子就是元电荷6答案：1913年美国科学家密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量，目前测定的元电荷的电荷量是e1.602 176 462（63）1019 c，有关计算中一般使用e1.6021019 c该实验还发现：电荷是量子化的，即任何电荷只能是电子电荷量（元电荷）e的整数倍由比荷及e的数值确定电子的静质量为me9.1091031 kg迁移与应用1：c解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项c正确活动与探究2：1答案：方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的位置变化和电场的情况确定带电的性质方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质2答案：（1）让粒子通过正交的电磁场（如图），让其做直线运动，根据二力平衡，即bqvqe得到粒子的运动速度v（2）在其他条件不变的情况下，撤去电场（如图），保留磁场，让粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即bqvm，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r（3）由以上两式确定粒子的比荷表达式：3答案：这说明各种阴极射线的成分相同，阴极射线的组成成分是构成各种物体的共同成分，是比原子更基本的物质单元4答案：汤姆孙根据阴极射线的比荷和粗测的阴极射线的电荷量确定了阴极射线的成分阴极射线的本质是带负电的粒子流，这种粒子被称为电子迁移与应用2：答案：解析：带电粒子进入电场，经电场加速根据动能定理得qumv2，得v，粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示设圆周半径为r，在三角形ode中，有（lr）2（）2r2整理得：rl洛伦兹力充当向心力：qvbm联立上述方程，解得活动与探究3：1答案：实验装置如图所示，由粒子放射源、金箔、荧光屏等组成放射源放出快速运动的粒子，粒子通过金箔时被散射，打在荧光屏上，荧光屏上带有放大镜，可以在水平面内转动，整个装置封闭在真空内2答案：绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转，偏转角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示（1）在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里（2）带负电的电子在核外空间绕核旋转3答案：（1）由于原子核很小，大多数粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响（2）只有极少数粒子有机会与原子核接近，明显地受到原子核的斥力而发生大角度的偏转迁移与应用3：c解析：根据粒子散射实验的现象，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在a位置观察到的闪光次数最多，故a正确，少数粒子发生大角度偏转，因此从a到d观察到的闪光次数会逐渐减少，因此b、d正确，c错当堂检测1d2ad3c解析：粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有粒子质量的7