第三章 第一节 第二节

1、第一节敲开原子的大门第二节原子的结构第三章原子结构之谜学习目标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荷质比.2.了解汤姆生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.内容索引知识探究新知探究 点点落空题型探究重点难点 各个击破达标检测当堂检测 巩固反馈知识探究导学探究导学探究 (1)在如图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，管端玻璃壁上能观察到什么现象？

2、该现象说明了什么问题？一、探索阴极射线电子的发现图1答案答案能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光.答案(2)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是一种电磁波，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(电场)方向射入之后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的.答案知识梳理知识梳理1.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 发出的一种使玻璃管壁上出现绿色荧光的射线.(2)汤姆生对阴极射线的探索方法让阴极射线通过电场，根据 ，可判断

3、阴极射线带 .让阴极射线通过磁场，根据 ，测出阴极射线的 .高电压阴极偏转情况负电偏转情况荷质比2.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，测得相同的荷质比.(2)在气体电离、光电效应中，可从不同物体中逸出这种射线粒子.(3)这种粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同， 却比氢原子小得多.质量(4)结论：阴极射线组成成份电子电性：_电荷量： ，与 带电荷量相同质量：_质子与电子的质量比 1 836负电1.6021019 C氢离子9.11031 kg即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)阴极射线在真空中沿直线传播.()(2)英国物理学家汤姆生认为阴极射线是一种电磁辐

4、射.()(3)组成阴极射线的粒子是电子.()(4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值.()答案导学探究导学探究如图2所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：(1)什么是粒子？二、粒子散射实验答案答案粒子( )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.图2答案(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？答案答案粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的粒子.带荧光屏的显微镜：观察粒子打在荧光屏上

5、发出的微弱闪光.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.带荧光屏的显微镜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.答案(3)实验现象如何？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.答案(4)少数粒子发生大角度散射的原因是什么？答案答案粒子带正电，粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射.答案知识梳理知识梳理1.汤姆生设想原子是一个 ，带正电的部分 地分布在其中，质量很小的电子则像布丁中的

6、 一样镶嵌在内.该模型被卢瑟福的_ 实验否定.2.粒子散射实验装置由 、 、 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.球体均匀葡萄干粒子散射粒子源金箔带有荧光屏的显微镜真空3.粒子散射实验的现象是： 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，并且有极少数粒子的偏转 90，有的甚至几乎达到180.4.粒子散射实验的结果用汤姆生的“葡萄干布丁模型”无法解释.绝大多数少数超过了即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)粒子散射实验证明了汤姆生的原子的模型是符合事实的.()(2)粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹.()(3)粒子大角度的偏转是电子造成的.

7、()(4)粒子带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的四倍.()答案导学探究导学探究(1)原子中的原子核所带电荷量有何特点？答案答案原子核带正电，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，它们的运动方向几乎不改变.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.三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺度答案知识梳理知识梳理1.卢瑟福的原子的核式结构模型：原子中心有一个带 的原子核，它几乎集中了原子的 ，而电子则在核外空间绕核 .2.实验确定的原子核半径的数量

8、级为 m，原子半径的数量级为1010 m.正电全部质量旋转10151014即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动.()(2)粒子之所以发生大角度偏转，是因为受到了金原子核的强大斥力作用.()(3)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷.()答案题型探究一、对阴极射线的认识例例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

9、到很强的库仑力 作用而脱离阴极答案解析解析解析阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故A错误，C正确；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.二、带电粒子荷质比的测定1.利用磁偏转测量(1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图3)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛F电(BqvqE)，得到粒子的运动速度v图3图4例例2在再现汤姆生测阴极射线荷质比的实验中，采用了如图5所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑.若在D、G

10、间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为，试解决下列问题：(1)说明阴极射线的电性.图5答案答案负电答案解析解析解析由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.(2)说明图中磁场沿什么方向.答案答案垂直纸面向外答案解析解析解析由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外.(3)根据L、E、B

11、和，求出阴极射线的荷质比.解析解析设此射线带电量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qEBqv.答案解析解决带电粒子在电场中运动的三个步骤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.2.对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；分析判断粒子的运动性质和过程，画出运动轨迹示意图.3.选用恰当的物理规律列方程求解.归纳总结归纳总结三、对粒子散射实验的理解1.实验现象(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.(2)少数粒子发生较大的偏转.(3)极少数粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180.2.理解(1)核外电子不会使粒

12、子的速度发生明显改变.(2)汤姆生的原子模型不能解释粒子的大角度散射.(3)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用.(4)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空旷的.答案解析例例3如图6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 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.卢瑟福选用不同重金属箔片

13、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图6解析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.解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置的组成及各部分的作用.(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.规律总结规律总结四、原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释：1.当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力

14、很小，粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小.因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转.2.只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转.3.如果粒子正对着原子核射来，偏转角大于90，如图7所示，极少数粒子的偏转角度甚至几乎达到180.图7例例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1010 m答案解析解析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生模型，提出

15、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1015 m，原子直径的数量级为1010 m，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.达标检测12341.(阴极射线的认识阴极射线的认识)(多选)英国物理学家汤姆生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荷质比不同D.汤姆生并未精确得出阴极射线粒子的电荷量答案解析1234解析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

16、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，所以它们的荷质比是相同的，C错误.最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确.答案12342.(对对粒子散射实验的理解粒子散射实验的理解)(多选)关于粒子散射实验，下列说法正确的是 A.在实验中，观察到的现象是：绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的 方向前进，极少数发生了较大角度的偏转B.使粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当粒子接近核 时，是核的斥力使粒子发生明显偏转；当粒子接近电子时，是电子的 吸引力使之发生明显偏转C.实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积极小的一部分D.实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量1234