高中物理選修3-5：第十八章-第1、2節(jié)-電子的發(fā)現(xiàn)、原子的核式結(jié)構(gòu)模型課件

第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。1個過程——電子的發(fā)現(xiàn)過程1個實驗現(xiàn)象——α粒子散射實驗現(xiàn)象2個原子模型——湯姆孫原子結(jié)構(gòu)模型盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型2.知道電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。3.了解α粒子散射實驗原理和實驗現(xiàn)象。4.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。5.知道原子和原子核大小的數(shù)量級，原子核的電荷數(shù)。一、陰極射線

閱讀教材第47頁內(nèi)容，知道陰極射線是怎樣產(chǎn)生的。1.實驗裝置：如圖1所示真空玻璃管中K是金屬板制成的

，A是金屬環(huán)制成的

；把它們分別連在感應(yīng)圈的負(fù)極和正極上。陰極圖1陽極2.實驗現(xiàn)象：玻璃壁上出現(xiàn)淡淡的

及管中物體在玻璃壁上的影。3.陰極射線：熒光是由于玻璃受到

發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線被命名為

。思考判斷 (1)玻璃壁上出現(xiàn)的淡淡熒光就是陰極射線。(

) (2)玻璃壁上出現(xiàn)的影是玻璃受到陰極射線的撞擊而產(chǎn)生的。(

) (3)陰極射線在真空中沿直線傳播。(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)√熒光陰極陰極射線二、電子的發(fā)現(xiàn)

閱讀教材第47～49頁內(nèi)容，了解電子發(fā)現(xiàn)的方法和過程。1.湯姆孫的探究 (1)讓陰極射線分別通過電場和磁場，根據(jù)

情況，證明它是

(A.帶正電B.帶負(fù)電)的粒子流并求出了它的比荷。 (2)換用

的陰極做實驗，所得

的數(shù)值都相同。證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。 (3)進(jìn)一步研究新現(xiàn)象，不論是由于正離子的轟擊，紫外光的照射，金屬受熱還是放射性物質(zhì)的自發(fā)輻射，都能發(fā)射同樣的

——電子。由此可見，電子是原子的

，是比原子更

的物質(zhì)單元。偏轉(zhuǎn)B不同材料比荷帶電粒子組成部分量子化2.密立根“油滴實驗”(1)精確測定

。(2)電荷是

的。3.電子的有關(guān)常量電子電荷量子化負(fù)電1.602×10-19C氫離子9.1×10-31kg思考判斷(1)英國物理學(xué)家湯姆孫認(rèn)為陰極射線是一種電磁輻射。(

)(2)組成陰極射線的粒子是電子。(

)(3)電子是原子的組成部分，電子電荷量可以取任意數(shù)值。(

)答案

(1)×

(2)√

(3)×三、湯姆孫的原子模型

閱讀教材第51頁內(nèi)容，了解湯姆孫原子結(jié)構(gòu)模型。

湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個

，

彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，

鑲嵌在球中。湯姆孫的原子模型，小圓點代表

，大圓點代表

。湯姆孫的原子模型被稱為西瓜模型或棗糕模型，該模型能解釋一些實驗現(xiàn)象，但后來被

實驗否定了。圖2球體正電荷電子正電荷電子α粒子散射思考判斷湯姆孫的棗糕式模型認(rèn)為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)。(

)答案

√四、α粒子散射實驗閱讀教材第51～53頁內(nèi)容，知道α粒子散射實驗現(xiàn)象。1.α粒子 α粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，含有兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的

倍。2.實驗方法

用α粒子源發(fā)射的α粒子束轟擊

，用帶有熒光屏的放大鏡，在水平面內(nèi)不同方向?qū)?/p>

的α粒子進(jìn)行觀察，根據(jù)散射到各方向的α粒子所占的

，可以推知原子中正、負(fù)電荷的分布情況。4金箔散射比例3.實驗裝置圖3α粒子源金箔熒光屏放大鏡4.實驗現(xiàn)象 (1)

的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿

的方向前進(jìn)。 (2)

α粒子發(fā)生了

偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“

”。5.實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了

模型。絕大多數(shù)原來少數(shù)大角度撞了回來核式結(jié)構(gòu)思考判斷(1)α粒子帶有一個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的2倍。(

)(2)α粒子實驗證實了湯姆孫的棗糕式原子模型。(

)答案

(1)×

(2)×五、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型

閱讀教材第53頁內(nèi)容，了解核式結(jié)構(gòu)模型，知道原子核電荷與尺度。1.核式結(jié)構(gòu)模型：1911年由盧瑟福提出，原子中帶正電的部分體積很小，但幾乎占有全部

，電子在正電體的外面

。質(zhì)量運動2.原子核的電荷與尺度原子序數(shù)質(zhì)子中子A10-10m10-15m思考判斷(1)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運動。(

)(2)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。(

)(3)對于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠。(

)答案

(1)√

(2)×

(3)√對陰極射線的認(rèn)識A.陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光粉而產(chǎn)生的B.只要陰陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產(chǎn)生C.陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)生的射線D.陰陽兩極間加有高壓時，電場很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰極[精典示例][例1](多選)下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是(

)解析陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極直接發(fā)出的射線，故選項A錯誤，C正確；只有當(dāng)兩極間有高壓且陰極接電源負(fù)極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，故選項B錯誤，D正確。答案CD[針對訓(xùn)練1]

關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是(

)A.陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時的輝光放電現(xiàn)象B.陰極射線是在真空管內(nèi)由正極發(fā)出的電子流C.陰極射線是由德國物理學(xué)家戈德斯坦命名的D.陰極射線的比荷比氫原子的比荷小解析陰極射線是在真空管中由負(fù)極發(fā)出的電子流，故選項A、B錯誤；最早由德國物理學(xué)家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線，故選項C正確；陰極射線本質(zhì)是電子流，故其比荷比氫原子比荷大，故選項D錯誤。答案

C帶電粒子比荷的測定1.利用磁偏轉(zhuǎn)測量[要點歸納]圖4圖52.利用電偏轉(zhuǎn)測量[例2]

在湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖6所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G間加上方向向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：[精典示例]圖6(1)說明陰極射線的電性；(2)說明圖中磁場的方向；(3)根據(jù)L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。審題指導(dǎo)解答本題時應(yīng)注意以下三點：(1)由電場中的偏轉(zhuǎn)方向確定電性。(2)由電場中的運動情況確定磁場方向。(3)由磁場中的圓周運動知識確定比荷。解析(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，因此受電場力方向向上，又由于勻強(qiáng)電場方向向下，則電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電。(2)由于所加磁場使陰極射線受到向下的洛倫茲力，而與電場力平衡，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向里。答案見解析[針對訓(xùn)練2]

(2018·九江高二檢測)如圖7所示，電子以初速度v0從O點進(jìn)入長為l、板間距離為d、電勢差為U的電場，出電場時打在屏上P點，經(jīng)測量O′P為X0，求電子的比荷。圖7解析由于電子進(jìn)入電場中做類平拋運動，沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運動。1.實驗現(xiàn)象 (1)絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)。 (2)少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。 (3)極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎達(dá)到180°。對α粒子散射實驗的理解[要點歸納]2.理解(1)核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變。(2)湯姆孫的原子模型不能解釋α粒子的大角度散射。(3)少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些α粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用。(4)絕大多數(shù)α粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質(zhì)量、正電荷量都集中在體積很小的核內(nèi)。[例3](多選)如圖8為α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡在圖中的A、B、C、D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說法正確的是(

)[精典示例]圖8A.相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時少得多C.放在C、D位置時屏上觀察不到閃光D.放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)把握以下兩點：(1)明確實驗裝置中各部分的組成及作用。(2)弄清實驗現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”“少數(shù)”和“極少數(shù)”α粒子的運動情況。解析根據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進(jìn)，因此在A位置觀察到的閃光次數(shù)最多，故選項A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因此從A到D觀察到的閃光次數(shù)會逐漸減少，因此選項B、D正確，C錯誤。答案

ABD[針對訓(xùn)練3]

(多選)用α粒子轟擊金箔，α粒子在接近原子核時發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況如圖9所示，則α粒子的路徑可能是(

)A.a

B.bC.c

D.a、b、c都是不可能的圖9解析α粒子在穿過金箔時軌跡發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的主要原因是金原子核對α粒子的靜電力作用。由于電子質(zhì)量太小，對α粒子的運動影響甚微，α粒子和金原子核均帶正電，故應(yīng)相互排斥，軌跡a、c是符合實驗情況的軌跡。α粒子與原子核(金核)通過庫侖力發(fā)生作用，二者表現(xiàn)為斥力，而b路徑表現(xiàn)為引力，故選項B不正確。判斷α粒子的軌跡時，要根據(jù)散射的原理判斷。答案AC1.原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等，非常接近原子序數(shù)。2.原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型對α粒子散射實驗結(jié)果的解釋 (1)當(dāng)α粒子穿過原子時，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小。因為原子核很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。原子的核式結(jié)構(gòu)分析[要點歸納](2)只有當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機(jī)會很少，所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會極少，如圖10所示，所以極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90°。圖10審題指導(dǎo)解答本題應(yīng)掌握以下兩點：(1)α粒子和金的原子核的作用。(2)α粒子的動能和電勢能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。[精