第四章　3　原子的核式結(jié)構(gòu)模型

3原子的核式結(jié)構(gòu)模型［學(xué)習(xí)目標］1.知道陰極射線的組成，體會電子發(fā)現(xiàn)過程中所蘊含的科學(xué)方法，知道電荷是量子化的。2.了解α粒子散射實驗現(xiàn)象以及盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容(重難點)。3.知道原子和原子核大小的數(shù)量級，知道原子核的電荷數(shù)(重點)。一、電子的發(fā)現(xiàn)1.陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線。它能使對著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光。2.密立根實驗：電子電荷的精確測定是由密立根通過著名的“油滴實驗”做出的。目前公認的電子電荷的值為e=(保留兩位有效數(shù)字)。

3.電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是的整數(shù)倍。

4.電子的質(zhì)量me=(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為mpme=如圖所示為湯姆孫的氣體放電管。(1)K、A部分起什么作用？(2)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時，發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，說明它帶什么性質(zhì)的電荷？(3)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)陰極射線實際上是高速運動的電子流。()(2)帶電體的電荷量可以是任意數(shù)值。()(3)電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的。()(4)電子的質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷。()例1湯姆孫測定電子比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)，陰極K發(fā)出的電子經(jīng)加速后，穿過小孔A、C，沿中心軸線OP1以速度v進入兩塊水平正對放置的極板D1、D2間，射出后到達右端的熒光屏上形成光點。若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點。現(xiàn)在極板間加上豎直方向、電場強度大小為E的勻強電場后，電子向上偏轉(zhuǎn)；再在極板間施加一個方向垂直于紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點又回到了P1點；接著去掉電場，電子向下偏轉(zhuǎn)，射出極板時偏轉(zhuǎn)角為θ。已知極板的長度為L，忽略電子的重力及電子間的相互作用。求：(1)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)電子的比荷。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型如圖所示為1909年英國物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的助手蓋革和馬斯頓進行α粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課本，回答以下問題：(1)什么是α粒子？(2)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“模型”，如圖。

2.α粒子散射實驗：(1)α粒子散射實驗裝置由α粒子源、、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于中。

(2)實驗現(xiàn)象①α粒子穿過金箔后，基本上仍沿的方向前進；

②α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至，它們幾乎被“”。

(3)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。

3.核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動。

1.按照J.J.湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個原子球體內(nèi)。α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進的可能性較大，最不可能沿哪些方向前進？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2023·咸陽市模擬)如圖甲所示為α粒子散射實驗裝置的剖面圖，圖中鉛盒內(nèi)的放射性元素釙(Po)所放出的α粒子由鉛盒上的小孔射出，形成一束很細的粒子束打到金箔上。α粒子束能穿過很薄的金箔打到熒光屏上，并產(chǎn)生閃光，這些閃光可以通過顯微鏡觀察；α粒子穿越金箔前后運動方向之間的夾角θ稱為散射角，如圖乙所示，熒光屏和顯微鏡可一起繞金箔沿圓周轉(zhuǎn)動，以便觀察α粒子穿過金箔后散射角的變化情況。下列說法正確的是()A.整個裝置可以不放在抽成真空的容器中B.α粒子散射實驗的結(jié)果表明，少數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進C.α粒子散射實驗中觀察到的個別α粒子被反彈回來，這種現(xiàn)象可用“棗糕模型”來解釋D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行星，可稱為原子的“行星模型”例3(2023·綿陽市高二期末)關(guān)于盧瑟福α粒子散射實驗現(xiàn)象及分析，下列說法正確的是()A.原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)B.絕大多數(shù)α粒子在實驗中幾乎不偏轉(zhuǎn)，是因為原子核質(zhì)量很大C.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是電子對α粒子的庫侖斥力D.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對α粒子的萬有引力三、原子核的電荷與尺度1.原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的。2.原子核的組成：原子核是由和組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的。

3.原子核的大小：用核半徑描述核的大小。一般的原子核，實驗確定的核半徑的數(shù)量級為m，而整個原子半徑的數(shù)量級是m，兩者相差十萬倍之多。

例4下列對原子及原子核的認識，正確的是()A.原子由原子核和核外電子組成B.原子核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質(zhì)量C.原子核半徑的數(shù)量級為10-10mD.中性原子核外電子帶的負電荷之和小于原子核所帶的正電荷答案精析一、2.1.6×10-19C3.e4.9.1×10-31kg1836思考與討論(1)K、A部分產(chǎn)生陰極射線。(2)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，與電場線方向相反，說明陰極射線帶負電。(3)由左手定則可得，在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)。易錯辨析(1)√(2)×(3)×(4)×例1(1)Ev(2)v2解析(1)電子以速度v進入疊加場，當電子在靜電力和洛倫茲力共同作用下做勻速直線運動時，電子將打在P1點，則電子受力平衡eE=evB，解得勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B=E(2)撤去電場后，電子僅在磁場中偏轉(zhuǎn)，如圖所示由洛倫茲力提供向心力得evB=m由幾何關(guān)系知L=rsinθ，可得em=v2ELsin二、(1)α粒子(24He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是失去兩個電子的氦原子核，質(zhì)量是電子質(zhì)量的(2)①α粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的α粒子。②帶熒光屏的顯微鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光。實驗過程：α粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向。帶有顯微鏡的熒光屏可以沿題圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的α粒子的數(shù)目。梳理與總結(jié)1.棗糕2.(1)金箔真空(2)①絕大多數(shù)原來②少數(shù)大角度大于90°撞了回來(3)核式結(jié)構(gòu)3.正思考與討論1.α粒子受到的各方向正電荷的斥力基本會相互平衡，因此α粒子沿直線運動的可能性最大，最不可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。2.α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的占原子質(zhì)量絕大部分的原子核的排斥力發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。例2D［整個裝置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中進行，α粒子會使空氣發(fā)生電離，選項A錯誤；α粒子散射實驗的結(jié)果表明，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進，少數(shù)α粒子的散射角較大，極少數(shù)α粒子的散射角超過90°，個別α粒子甚至被反彈回來，選項B錯誤；α粒子散射實驗中觀察到的個別α粒子被反彈回來，這種現(xiàn)象可用“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”來解釋，選項C錯誤；原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行星，所以也被稱為原子的“行星模型”，選項D正確。］例3A［α粒子帶正電，原