高二物理人教版选修3-5课件第十八章 12 电子的发现原子的核式结构模型

1、第十八章 原子结构 目标定位 1.知道阴极射线是由电子组成的，知道电子的电荷量和比荷. 2.了解汤姆孙发现电子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 学案1电子的发现 学案2原子的核式结构模型 知识探究自我检测 1在图1所示的演示实验中，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？ 一、阴极射线电子的发现 知识探究 问题设计 图1 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 2人们对

2、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 要点提炼 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 (1)在真空中沿 传播； (2)碰到物体可使物体发出 阴 直线 荧光 3电了的发现：汤姆孙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 ，

3、电子质量me . 偏转带负电 1.61019 C9.11031 kg 二、粒子散射实验 阅读课本“粒子散射实验”，回答下列问题： (1)什么是粒子？ 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7 300倍 问题设计 (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

4、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什么？ 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. 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

5、发生了偏转，偏转的角度甚至 大于 . 要点提炼 粒子源金箔放大镜 真空 原来 大角度 90 3粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释 4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 原子核正电荷 质量 电子 三、原子核的电荷与尺度 1原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与原子内含 有的 相等，非常接近它们的 2原子核的组成：原子核是由 组成的，原子核 的电荷数就等于原子核中的 3原子核的大小：原子核半径R的数量级为 ，而整个 原子半径的数量级是 .因而原子内部十分“空旷” 电子数原子序数 质子和中

6、子 质子数 1015m 1010m 典例精析 例1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2所示若要使射线向上偏转，所加磁场的 方向应为() A平行于纸面向左 B平行于纸面向上 C垂直于纸面向外 D垂直于纸面向里 一、对阴极射线的认识 图2 解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，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，为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，磁场方向应 为垂直于纸面向外，故选项C正确 答案C 例2为求得电子的比荷，设计实验装置如图3所示其中两正对 极板M1、M2之间的距离为d，极板长度为L.若M1、M2之间不加任

7、 何电场或磁场，可在荧光屏上P点观察到一个亮点 二、带电粒子比荷的测定 图3 在M1、M2两极板间加极性如图所示的电压，并逐步调节增大， 使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好 看不见亮点为止，记下此时外加电压为U.保持电压U不变，对 M1、M2区域再加一个大小、方向合适的磁场B，使荧光屏正中 心处重现亮点 (1)外加磁场方向如何？ 解析加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦 兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外 答案磁场方向垂直纸面向外 例3如图4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

8、在各个角度的散射情况下列说法中正确的是() 三、粒子散射实验及原子的核式结构模型 图4 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 例4在卢瑟福粒子散射实验中，只有少

9、数粒子发生了大角度 偏转，其原因是() A原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 B正电荷在原子内是均匀分布的 C原子中存在着带负电的电子 D原子的质量在原子核内是均匀分布的 解析原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的， C、D的说法没有错，但与题意不符 答案A 课堂要点小结 自我检测 1(对阴极射线的认识)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 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

10、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 2(带电粒子比荷的测定)关于密立根“油滴实验”，下列说法 正确的是() A密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最 小带电荷量 B密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最 小带电荷量 C密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量 D密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量 的千分之一 答案B 3(对粒子散射实验的理解)X表示金原子核，粒子射向金核被 散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的( ) 解析粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小， 故选项D正确 答案D 4(原子的核式结构模型)关于原子的核式结构模型，下列说法 正确的是() A原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力 C原子的全部电荷和质量