高中物理 18.1 电子的发现 18.2 原子的核式结构模型课件 新人教版选修35.ppt

1电子的发现2原子的核式结构模型 第十八章原子结构 学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 1 知道阴极射线是由电子组成的 电子是原子的组成部分 知道电子的电荷量和比荷 2 了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想 领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义 3 知道 粒子散射实验的实验器材 实验原理和实验现象 4 知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容 能说出原子核的数量级 一 阴极射线电子的发现 1 在图1所示的演示实验中 k是金属板制成的阴极 a是金属环制成的阳极 k和a之间加上近万伏的高电压后 玻璃管壁上观察到什么现象 该现象说明了什么问题 知识探究 导学探究 答案 答案玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影 这说明阴极能够发出某种射线 并且撞击玻璃引起荧光 图1 2 人们对阴极射线的本质的认识有两种观点 一种观点认为是电磁辐射 另一种观点认为是带电微粒 你认为应如何判断哪种观点正确 答案 答案可以让阴极射线通过电场或磁场 若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转 则该射线是由带电微粒组成的 阴极射线及电子的发现 1 阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时 发现真空管极发射出的一种射线 叫做阴极射线 2 阴极射线的特点 在真空中沿传播 碰到物体可使物体发出 知识梳理 答案 阴 直线 荧光 3 电子的发现 让阴极射线分别通过电场或磁场 根据情况 证明了它的本质是的粒子流并求出了其比荷 4 密立根通过著名的 油滴实验 精确地测出了电子电荷 电子电荷量一般取e 电子质量me 答案 汤姆孙 偏转 带负电 1 6 10 19c 9 1 10 31kg 关于阴极射线的本质 下列说法正确的是 a 阴极射线本质是氢原子b 阴极射线本质是电磁波c 阴极射线本质是电子d 阴极射线本质是x射线 即学即用 解析答案 解析阴极射线是原子受激发射出的电子 关于阴极射线是电磁波 x射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设 是错误的 c 1 什么是 粒子 导学探究 答案 答案 粒子 he 是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子 实质是失去两个电子的氦原子核 带有两个单位的正电荷 质量为氢原子质量的4倍 电子质量的7300倍 二 粒子散射实验 2 粒子散射实验装置由几部分组成 实验过程是怎样的 答案 答案 答案实验装置 粒子源 钋放在带小孔的铅盒中 放射出高能 粒子 带两个单位的正电荷 质量为氢原子质量的4倍 金箔 特点是金原子的质量大 且易延展成很薄的箔 放大镜 能绕金箔在水平面内转动 荧光屏 荧光屏装在放大镜上 整个实验过程在真空中进行 金箔很薄 粒子很容易穿过 实验过程 粒子经过一条细通道 形成一束射线 打在很薄的金箔上 由于金原子中的带电粒子对 粒子有库仑力的作用 一些 粒子会改变原来的运动方向 带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动 以统计向不同方向散射的 粒子的数目 3 粒子散射实验的实验现象是怎样的 答案 答案 粒子散射实验的实验现象 绝大多数 粒子穿过金箔后 基本上仍沿原来的方向前进 但有少数 粒子发生了大角度偏转 偏转的角度甚至大于90 4 少数 粒子发生大角度散射的原因是什么 答案 粒子带正电 粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射 1 粒子散射实验装置由 荧光屏等几部分组成 实验时从 粒子源到荧光屏这段路程应处于中 2 实验现象 绝大多数 粒子穿过金箔后 基本上仍沿的方向前进 但有少数 粒子发生了偏转 偏转的角度甚至大于 3 粒子散射实验的结果用汤姆孙的 枣糕模型 无法解释 答案 知识梳理 粒子源 金箔 放大镜 真空 原来 大角度 90 多选 关于 粒子的散射实验 下列说法正确的是 a 该实验在真空环境中进行b 带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动c 荧光屏上的闪光是散射 粒子打在荧光屏上形成的d 荧光屏只有正对 粒子源发出的射线方向上才有闪光e 粒子穿过原子时 由于 粒子的质量比电子大得多 电子不可能使 粒子的运动方向发生明显的改变 即学即用 解析答案 解析对于d项 考虑到有少数的 粒子因为靠近金原子核 受到斥力而改变了运动方向 故d错误 电子的质量很小 当和 粒子作用时 对 粒子运动的影响极其微小 e正确 答案abce 答案 知识梳理 三 原子的核式结构模型原子核的电荷与尺寸 1 原子中的原子核所带电荷量有何特点 导学探究 答案原子核带正电 所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等 2 核式结构模型是如何解释 粒子散射实验结果的 答案 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 几乎沿直线传播 不发生偏转 只有极少数 粒子有机会与原子核接近 受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转 答案 对原子核式结构及原子核的认识 1 卢瑟福的核式结构模型 1911年由卢瑟福提出 在原子中心有一个很小的核 叫 它集中了全部的和几乎全部的 在核外空间运动 2 原子核的电荷与尺度 知识梳理 原子核 正电荷 质量 电子 电子数 质子和中子 a 多选 关于原子核式结构理论 下列说法正确的是 a 是通过天然放射性现象得出来的b 原子的中心有个核 叫做原子核c 原子的正电荷均匀分布在整个原子中d 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外旋转 即学即用 解析答案 解析原子的核式结构理论是在 粒子散射实验的基础上提出的 a错 原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面 不是均匀分布在原子中 c错 所以选b d bd 返回 例1 多选 下面对阴极射线的认识正确的是 a 阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的b 只要阴阳两极间加有电压 就会有阴极射线产生c 阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线d 阴阳两极间加有高压时 电场很强 阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极 一 对阴极射线的认识 典例精析 解析答案 归纳总结 解析阴极射线是由阴极直接发出的 故a错误 只有当两极间有高压且阴极接电源负极时 阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线 故b错误 d正确 阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线 c正确 答案cd 归纳总结 归纳总结 阴极射线的实质是带负电的电子流 电子在电场 或磁场 中运动时所受的电场力 或洛伦兹力 远大于其自身的重力 故研究阴极射线在电磁场中的运动时 除题目特别说明外 一般不考虑重力的影响 二 带电粒子比荷的测定 例2电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出 如图2所示 两块水平放置的平行金属板上 下极板与电源正负极相接 上 下极板分别带正 负电荷 油滴从喷雾器喷出后 由于摩擦而起电 油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中 通过显微镜可以观察到油滴的运动 两金属板间距为d 不计空气阻力和浮力 图2 1 调节两板的电势差u 当u u0时 使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动 求油滴所带的电荷量q为多少 解析答案 解析油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡 由平衡条件得 q m1g 得q m1g 答案 2 若油滴进入电场时的速度可以忽略 当两金属板间的电势差u u时 观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时 经过时间t运动到下极板 求此油滴的电荷量q 解析答案 解析油滴加速下落 其所带电荷量为q 因油滴带负电 则油滴所受的电场力方向向上 设此时的加速度的大小为a 由牛顿第二定律和运动学公式得 答案 归纳总结 解决带电粒子在电场中运动的三个步骤 1 确定研究对象 并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力 在本题中 油滴是个实物粒子 受重力较大 且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动 不能忽略其重力 2 对研究对象进行受力分析 必要时要画出力的示意图 3 选用恰当的物理规律列方程求解 归纳总结 三 对 粒子散射实验的理解 例3如图3所示为卢瑟福 粒子散射实验装置的示意图 图中的显微镜可在圆周轨道上转动 通过显微镜前相连的荧光屏可观察 粒子在各个角度的散射情况 下列说法中正确的是 图3 解析答案 规律总结 a 在图中的a b两位置分别进行观察 相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多b 在图中的b位置进行观察 屏上观察不到任何闪光c 卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶 观察到的实验结果基本相似d 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金箔原子后产生的反弹 解析 粒子散射实验现象 绝大多数 粒子沿原方向前进 少数 粒子有大角度散射 所以a处观察到的粒子数多 b处观察到的粒子数少 所以选项a b错误 粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用 所以选项d错误 c正确 答案c 规律总结 解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点 1 明确实验装置中各部分的组成及作用 2 弄清实验现象 知道 绝大多数 少数 和 极少数 粒子的运动情况及原因 规律总结 针对训练卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构 正确反映实验结果的示意图是 解析 粒子轰击金箔后偏转 越靠近金原子核 偏转的角度越大 所以a b c错误 d正确 d 解析答案 四 原子的核式结构分析 例4 多选 下列对原子结构的认识中 正确的是 a 原子中绝大部分是空的 原子核很小b 电子在核外运动 库仑力提供向心力c 原子的全部正电荷都集中在原子核里d 原子核的直径大约为10 10m 解析答案 归纳总结 返回 解析卢瑟福 粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型 提出了关于原子的核式结构学说 并估算出原子核直径的数量级为10 15m 原子直径的数量级为10 10m 原子直径是原子核直径的十万倍 所以原子内部是十分 空旷 的 核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转 所以a b c正确 d错误 答案d 归纳总结 1 原子核在原子中体积非常小 原子直径的数量级是10 10m 原子核直径的数量级是10 15m 2 掌握原子核的组成及特点 归纳总结 返回 1 多选 英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现 a 阴极射线在电场中偏向正极板一侧b 阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同c 不同材料所产生的阴极射线的比荷不同d 汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量 达标检测 1 2 3 解析答案 解析阴极射线实质上就是高速电子流 所以在电场中偏向正极板一侧 a正确 由于电子带负电 所以其在磁场中受力情况与正电荷不同 b错误 不同材料所产生的阴极射线都是电子流 所以它们的比荷是相同的 c错误 在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量 最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根 d正确 答案ad 1 2 3 2 多选 1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子被称为 电子之父 下列关于