4.3原子的核式结构模型 学案-2022-2023学年高二物理下学期人教版2019选择性必修第三册

4.3原子的核式结构模型学案学习目标1.了解阴极射线及发现电子的过程,知道电荷是量子化的2.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据3.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象,及原子核式结构模型的主要内容4.知道原子和原子核大小的数量级预习知识点一:阴极射线与电子的发现[科学探究]如图所示为汤姆孙研究阴极射线的气体放电管,K是金属板制成的阴极,A是金属环制成的阳极.实验中D1、D2之间无电场时,在K和A之间加上近万伏的高电压后,阴极能够发出某种射线,并且撞击荧光屏在P1处产生荧光.这种射线被命名为阴极射线.(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场强度为E的电场时,发现阴极射线向下偏转打在荧光屏的P2处,则可判定阴极射线带.

(2)设阴极射线垂直射入电场时的速度为v,为使阴极射线不发生偏转,在平行极板区域再加一磁场,磁感应强度为B,且磁场方向垂直于纸面向外.当满足条件时,阴极射线不发生偏转.

请看课本第78~80页“电子的发现”相关内容,完成下列填空:(1)1897年,汤姆孙根据阴极射线在和中的偏转情况断定,它的本质是的粒子流,并求出了这种粒子的.组成阴极射线的粒子被称为.

(2)密立根实验:电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的.目前公认的电子电荷e的值为(保留两位有效数字).

(3)电荷的量子化:任何带电体的电荷只能是的整数倍.

(4)质子质量与电子质量的比值为mpme=;从实验测到的比荷及e的数值,可以确定电子的质量为9.1×10例1(多选)关于阴极射线,下列说法正确的是 ()A.阴极射线是一种电磁辐射B.阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流C.阴极射线是组成物体的原子D.阴极射线沿直线传播,但在电场、磁场中偏转变式1(多选)如图所示,一只阴极射线管的左侧不断有电子射出,在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下偏,则 ()A.导线AB中的电流从A流向BB.导线AB中的电流从B流向AC.要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变导线AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与导线AB中的电流方向无关变式2图为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和P'间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点,O'点到O点的竖直距离为d,水平距离可忽略不计.此时在P与P'之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,调节磁感应强度,当其大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2.(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小.(2)推导出电子比荷的表达式.预习知识点二:原子的核式结构模型[科学探究]如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置,阅读课本,回答以下问题:(1)α粒子(24(2)实验装置:α粒子源、、显微镜和.实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于中.

(3)实验现象:①绝大多数α粒子穿过金箔后,的方向前进.

②少数α粒子发生了偏转.

③极少数α粒子的偏转角,也就是说,它们几乎被“撞了回来”.

(4)实验现象的分析①核外电子的质量只有α粒子的17300,(选填“会”或“不会”)使α粒子的速度发生明显改变②少数α粒子发生了大角度偏转,表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身(选填“小得多”“差不多”或“大得多”)的物质的作用.汤姆孙的原子模型(选填“能”或“不能”)解释α粒子的大角度散射.

③绝大多数α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,原子的正电荷和几乎全部质量都集中在.

请看课本第80~82页“原子的核式结构模型”相关内容,完成下列填空:(1)如图所示为汤姆孙1898年提出原子模型:他认为原子是一个球体,正电荷弥漫性地分布在整个球体内,电子镶嵌其中.汤姆孙模型被称为“西瓜模型”或“模型”.该模型能够解释一些实验现象,后来被实验否定了.

(2)卢瑟福的原子核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,叫作,原子的全部和几乎全部的都集中在原子核里,带负电的电子在空间运动.

例2如图所示为卢瑟福α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α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作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹变式如图所示,①、③两条线表示α粒子散射实验中某两个α粒子运动的轨迹,那么沿轨迹②射向原子核的α粒子经过原子核附近后可能的运动轨迹为(选填“a”“b”“c”或“d”).

预习知识点三:原子核的电荷与尺度请看课本第82页“原子核的电荷与尺度”相关内容,完成下列填空:(1)原子核的大小:原子核的质量几乎集中了原子的全部质量,但它的却非常小,原子半径的数量级是,而原子核半径的数量级是,两者相差十万倍之多.

(2)原子核的电荷:各种元素的原子核的,即原子内的,非常接近它们的,这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的来排列的.

(3)原子核的组成:原子核是由和组成的,原子核的电荷数就是核中的.

例3(多选)对原子的认识,正确的是 ()A.原子由原子核和核外电子组成B.原子核的质量就是原子的质量C.原子核的电荷数就是核中的质子数D.原子序数等于核电荷数与电子电荷量大小的比值【巩固诊断】1.(电子)(多选)汤姆孙对阴极射线进行探究,最终发现了电子,由此被称为“电子之父”.下列关于原子结构与电子的说法正确的是 ()A.原子中绝大部分是空的,原子核很小B.原子核的直径大约是10-10mC.电子质量是质子质量的1836倍D.电子是一种粒子,是构成物质的基本单元2.(α粒子散射实验)关于α粒子散射实验,下列说法正确的是 ()A.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的“西瓜模型”B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子,当α粒子接近核时是核的斥力使α粒子偏转,当α粒子接近电子时是电子的吸引力使之偏转C.实验表明:原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分D.实验表明:原子中心的核带有原子的全部正电荷和原子的全部质量3.(原子结构模型)下列关于原子结构模型说法正确的是 ()A.汤姆孙发现了电子,并建立了原子核式结构模型B.用α粒子散射的实验数据可以估算原子核的大小C.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的正电荷和所有质量集中在一个很小的核上D.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性4.(α粒子散射实验)如图所示,在α粒子散射实