原子的核式结构模型2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章原子结构和波粒二象性3．原子的核式结构模型课前预习反馈

知识点

11.阴极射线荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为__________。2．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在______和______中的偏转情况断定，它的本质是带____电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。(2)换用__________的阴极做实验，所得比荷的数值都______，是氢离子比荷的近两千倍。电子的发现阴极射线电场磁场负不同材料相同(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子__________，而质量比氢离子________，后来组成阴极射线的粒子被称为______。大致相同小得多电子3．汤姆孙的进一步研究汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了______是原子的组成部分。电子4．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由________通过著名的__________得出，电子电荷量的公认值为e＝______________________。(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是____________。说明：阴极射线实质是高速电子流。密立根油滴实验1.602×10－19C

e的整数倍1

836『判一判』(1)阴极射线本质是电磁波。(

)×『想一想』描述汤姆孙证明阴极射线是电子的思路。提示：(1)通过阴极射线在电场中的偏转证明它是带负电的粒子流。(2)通过巧妙实验，利用电场力与洛伦兹力平衡，确定了阴极射线的速度，并测出粒子的比荷。(3)改变阴极材料时，测得的比荷相同，这表明这种粒子是多种物质的共同成分。(4)根据阴极射线粒子的比荷与氢离子比荷的关系，证明阴极射线是质量远小于氢离子的粒子——电子。知识点

21.α粒子散射实验(1)汤姆孙原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个______，________弥漫性地均匀分布在整个球体内，______镶嵌在球中。(2)α粒子散射实验①实验装置：α粒子源、______、放大镜和________。原子的核式结构模型球体正电荷电子金箔荧光屏②实验现象：a．绝大多数的α粒子穿过金箔后__________的方向前进。b．少数α粒子发生了________的偏转。c．极少数α粒子的偏转角____________，甚至有极个别α粒子被反弹回来。③实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了__________模型。仍沿原来大角度大于90°核式结构2．卢瑟福的核式结构模型核式结构模型1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫________。它集中了原子全部的________和几乎全部的______，______在核外空间运动。原子核正电荷质量电子『判一判』(2)汤姆孙的枣糕式模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内。(

)(3)α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转。(

)(4)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。(

)√×√『选一选』下列对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(

)A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以答案：A解析：这些都是α粒子散射实验装置的必备器材，故A正确；实验所用的金箔的厚度极小，如果金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受到较大的多次的阻碍作用而影响实验效果，故B错误；如果改用铝箔，由于铝核的质量仍大于α粒子的质量，散射现象仍然发生，故C错误；空气的流动及空气中有许多飘浮的分子，会对α粒子的运动产生影响，实验装置是放在真空中进行的，故D错误。知识点

3原子核的电荷数等于核外______数等于原子序数，原子核大小的数量级为________m，原子大小数量级为________m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”。若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就像足球场中的一粒米。原子核的电荷与尺度电子10－1510－10『判一判』(5)原子核的电荷数等于核中的中子数。(

)(6)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(

)×√课内互动探究探究

电子的发现要点提炼对阴极射线管装置及其射线的理解(1)装置现象真空玻璃管两极加上高电压→玻璃管壁上发出荧光。(2)德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。(3)猜想①阴极射线是一种电磁辐射。②阴极射线是带电微粒。(4)英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，得知射线带负电并测出了其比荷。(5)密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量。(6)电子发现的意义电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构。这是人类对物质结构认识的一次飞跃，开创了探索原子结构奥秘的新时代。汤姆孙也由于发现了电子，不仅荣获了1906年诺贝尔物理学奖，而且被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。典例剖析对点训练❶(1)求k的大小；(2)求油滴所带的电荷量。解析：(1)油滴速度为v1时所受阻力f1＝kv1，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有f1＝mg探究

对α粒子散射实验的理解要点提炼关于α粒子散射实验的相关问题(2)实验装置。①α粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电荷，质量约为氢原子质量的4倍。②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔。③放大镜：能绕金箔在水平面内转动。④荧光屏：荧光屏装在放大镜上。⑤整个实验过程在真空中进行。金箔很薄，α粒子穿过原子时受到各方向电荷斥力基本平衡，对α粒子运动影响不会很大，α粒子很容易穿过。(3)实验过程：α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α粒子有库仑力的作用，一些α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α粒子的数目。(4)对α粒子散射实验的理解①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进——因为大多数α粒子离金原子核较远，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小。②少数α粒子发生较大的偏转——发生较大偏转的粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。③极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°——正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核。典例剖析2．(多选)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相碰，下列说法正确的是(

)A．α粒子发生大角度的偏转B．α粒子不会发生明显偏转C．α粒子被弹回D．α粒子与电子碰撞时动量守恒答案：BD解析：因为α粒子的质量远远大于电子的质量，所以α粒子不会发生明显偏转，粒子间的碰撞满足动量守恒定律，故B、D正确。

如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点到金原子核的距离相等，以下说法正确的是(

)对点训练❷A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论B．大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回C．α粒子经过a、c两点时动能相等D．从a经过b运动到c的过程中α粒子的电势能先减小后增大答案：C解析：卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A错误；大多数α粒子击中金箔后几乎不改变运动方向，故B错误；因a、c两点到金原子核的距离相等，可知电势能相等，则α粒子经过a、c两点时动能相等，故C正确；从a经过b运动到c的过程中，电场力先做负功，后做正功，可知α粒子的电势能先增大后减小，故D错误。探究

原子的核式结构模型与原子核的组成要点提炼1.原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内2.原子内的电荷关系原子核的电荷数与核外的电子数相等，等于原子序数。3．原子核的组成原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。4．原子核的大小原子的直径数量级为10－10m，原子核直径的数量级为10－15m，原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。典例剖析3．(多选)关于卢瑟福的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都集中在原子核里D．原子核的直径的数量级是10－10m解题指导：正确理解卢瑟福原子核式结构模型是解题关键。答案：AB解析：因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10－15m，原子直径的数量级是

10－10m，D错误。 20世纪初，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置如图所示。实验发现，α粒子穿过金箔后只有极少数发生了大角度偏转，此现象说明(

)对点训练❸A．原子不显电性B．原子核由质子和中子组成C．电子占原子质量小部分但体积大、带负电D．原子核占原子质量绝大部分且体积小、带正电答案：D解析：根据α粒子散射实验的现象可知，极少数α粒子发生了大角度偏转，从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的原子核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，同时原子核几乎集中了原子的全部质量；对于原子显电性和原子核由质子和中子组成是无法说明的，故选项D正确。核心素养提升α粒子散射过程中的受力及能量转化情况1．α粒子的受力情况α粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小。方向：α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子。2．库仑力对α粒子的做功情况(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。3．α粒子的能量转化情况仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。答案：2.7×10－14m案例课堂达标检测一、电子的发现1．关于阴极射线，下列说法正确的是(

)A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁产生的B．只要阴、阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波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答案：D解析：阴极射线是由阴极直接发出的，A错误；只有当两极间加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，B错误，D正确；阴极射线可以穿透薄铝片，是极小的粒子，C错误。2．如图是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(

)A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向答案：B解析：若加一沿z轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴负方向，亮线在z轴方向不偏转，不符合题意，故A错误；若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，符合题意，故B正确；若加一沿z轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，不符合题意，故C错误；若加一沿y轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿y轴负方向，亮线在z轴方向不偏转，不符合题意，故D错误。答案：1.33×1011C/kg解析：电子流不偏转时有：eE＝evB联立以上各式并代入数据得二、原子的核式结构模型4．(多选)如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法正确的是(

)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位置时观察不到屏上的闪光D．放在D位置时能观察到屏上的一些闪光，但次数极少答案：ABD解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此相同时间内在A位置观察到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转．因此相同时间内从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少，故B、D正确，C错误。5．(2024·宁夏石嘴山高三开学考试)关于α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α粒子穿过金箔后发生了较大偏转，有的甚至被弹回，极少数仍沿