電子的發(fā)現(xiàn)原子的核式結(jié)構(gòu)模型PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1電子的發(fā)現(xiàn)原子的核式結(jié)構(gòu)模型電子的發(fā)現(xiàn)原子的核式結(jié)構(gòu)模型18.2 18.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型第十八章第十八章 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)18.1 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)第1頁(yè)/共42頁(yè)6.知道知道原子和原子核的數(shù)量級(jí)原子和原子核的數(shù)量級(jí)，原，原子和原子核的組成及帶電情況。子和原子核的組成及帶電情況。第2頁(yè)/共42頁(yè)18.1 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)第3頁(yè)/共42頁(yè)世間萬(wàn)物是由原子構(gòu)成的原子是一種最后的不可分割的物質(zhì)微粒 德謨克利特Democritus 古希臘哲學(xué)家約前460前370 道爾頓英國(guó)化學(xué)家1766-1844 每種化學(xué)元素都有它對(duì)應(yīng)的原子原子是最微小的不可分割的實(shí)心球體 第

2、4頁(yè)/共42頁(yè) 很早以來(lái)，人們一直認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認(rèn)識(shí)一直統(tǒng)治了人類思想近兩千年。直到19世紀(jì)末，科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)中的陰極射線深入研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子，使人類對(duì)微觀世界有了新的認(rèn)識(shí)。電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。第5頁(yè)/共42頁(yè)一、陰極射線 1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究輝光放電現(xiàn)象時(shí)認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。 對(duì)于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點(diǎn)。（1）電磁波說(shuō)：代表人物，赫茲。認(rèn)為這種射

3、線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過(guò)程。（2）粒子說(shuō)：代表人物，湯姆孫。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流。第6頁(yè)/共42頁(yè)二、電子的發(fā)現(xiàn) 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示， 湯姆孫的氣體放電管的示意圖k kA AB BD2D2P2P2p1p1p3p3D D1 1（1）K、A部分產(chǎn)生陰極射線（2）A、B只讓水平運(yùn)動(dòng)的陰極射線通過(guò)（3）D1、D2之間加電場(chǎng)或磁場(chǎng)檢測(cè)陰極射線是否帶電和帶電性質(zhì)（4）熒光屏顯示陰極射線到達(dá)的位置，對(duì)陰極射線的偏轉(zhuǎn)做定量的測(cè)定第7頁(yè)/共42頁(yè)1、當(dāng)金屬板D1、D2之間未加電場(chǎng)時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏上P1點(diǎn)。施加電場(chǎng)E之后，射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)并 射到屏

4、上P2處。由此可以推斷陰極射線帶有什么性質(zhì)的電荷？負(fù)電荷第8頁(yè)/共42頁(yè)課本思考與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)論1. 1897年，湯姆孫得出陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流并求出了這種粒子的比荷。rdBUrBEmq22 當(dāng)湯姆孫在測(cè)定比荷實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)，所發(fā)出射線的粒子都有相同的比荷，這表明什么？ 這說(shuō)明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。第9頁(yè)/共42頁(yè) 荷質(zhì)比約為質(zhì)子（氫離子）比荷的2000倍。是電荷比質(zhì)子大？還是質(zhì)量比質(zhì)子??？ 湯姆孫猜測(cè)：這可能表示陰極射線粒子電荷量的大小與一個(gè)氫離子一樣，而質(zhì)量比氫離子小得多。 后來(lái)湯姆孫測(cè)得了這種粒子的電荷量與氫離子電荷量大致相

5、同，由此可以看出他當(dāng)初的猜測(cè)是正確的。后來(lái)陰極射線的粒子被稱為電子。實(shí)驗(yàn)結(jié)論第10頁(yè)/共42頁(yè) 由此可見，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元。2. 美國(guó)科學(xué)家密立根又精確地測(cè)定了電子的電量： e=1.60221019 C 根據(jù)荷質(zhì)比，可以精確地計(jì)算出電子的質(zhì)量為： m=9.10941031 kg1836pemm質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值：帶電物體所帶的電荷量是量子化的帶電物體所帶的電荷量是量子化的第11頁(yè)/共42頁(yè) 電子的發(fā)現(xiàn)有什么意義？ 電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子，電子的發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 因此

6、湯姆孫被科學(xué)界譽(yù)為“一位最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”第12頁(yè)/共42頁(yè)陰極射線湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子n原子可以分割。n無(wú)論哪種材料作為陰極產(chǎn)生的粒子質(zhì)量電荷相同，說(shuō)明它們是原子的組成部分。n粒子質(zhì)量小于氫原子的千分之一。第13頁(yè)/共42頁(yè)18.2 18.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型第十八章第十八章 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)第14頁(yè)/共42頁(yè)J.J.湯姆孫，湯姆孫，1857-1940，英國(guó)，英國(guó)物理學(xué)家，電子的發(fā)現(xiàn)者。物理學(xué)家，電子的發(fā)現(xiàn)者。因通過(guò)氣體電傳導(dǎo)性的研究，測(cè)因通過(guò)氣體電傳導(dǎo)性的研究，測(cè)出電子的電荷與質(zhì)量的比值，出電子的電荷與質(zhì)量的比值，1906年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年獲諾貝爾物理

7、學(xué)獎(jiǎng)。思考：那么，這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？思考：那么，這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？第15頁(yè)/共42頁(yè)電子正電荷原子是一個(gè)球體，原子是一個(gè)球體，里面充里面充滿了均勻分布的帶正電的滿了均勻分布的帶正電的流體，流體，電子鑲嵌在正電荷電子鑲嵌在正電荷液體中液體中，就象棗點(diǎn)綴在一，就象棗點(diǎn)綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為人們稱為“棗糕模型棗糕模型”。第16頁(yè)/共42頁(yè)從經(jīng)典物理學(xué)的角度看，湯姆孫的模型是很成功成功的。 解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解解釋原子是電中性的，電子在原子里是怎樣分布的，解釋原子為什么會(huì)發(fā)光，能估計(jì)出原子的大小約為一億分釋原子為什

8、么會(huì)發(fā)光，能估計(jì)出原子的大小約為一億分之一厘米。之一厘米。第17頁(yè)/共42頁(yè)歐內(nèi)斯特歐內(nèi)斯特盧瑟福盧瑟福1871年年8月月30日生于新西日生于新西蘭納爾遜的一個(gè)手工業(yè)工蘭納爾遜的一個(gè)手工業(yè)工人家庭。并在新西蘭長(zhǎng)大人家庭。并在新西蘭長(zhǎng)大。他進(jìn)入新西蘭的坎特伯。他進(jìn)入新西蘭的坎特伯雷學(xué)院學(xué)習(xí)。雷學(xué)院學(xué)習(xí)。23歲時(shí)獲得了三個(gè)學(xué)位（歲時(shí)獲得了三個(gè)學(xué)位（文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士、理文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士、理學(xué)學(xué)士）。學(xué)學(xué)士）。第18頁(yè)/共42頁(yè)第19頁(yè)/共42頁(yè)第20頁(yè)/共42頁(yè)第21頁(yè)/共42頁(yè)第22頁(yè)/共42頁(yè)第23頁(yè)/共42頁(yè)第24頁(yè)/共42頁(yè)第25頁(yè)/共42頁(yè)第26頁(yè)/共42頁(yè)絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔

9、后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)少數(shù)粒子（約占粒子（約占8000分之一）發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，分之一）發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90，有的甚至幾乎被撞了回來(lái)。，有的甚至幾乎被撞了回來(lái)。第27頁(yè)/共42頁(yè)盧瑟福對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果感到十分驚奇，盧瑟福對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果感到十分驚奇，他說(shuō)：他說(shuō)：“這是我一生中從未有的最難以置信這是我一生中從未有的最難以置信的事，它好比你對(duì)一張紙發(fā)射炮彈，結(jié)果被的事，它好比你對(duì)一張紙發(fā)射炮彈，結(jié)果被發(fā)彈回來(lái)而打到自己身上。發(fā)彈回來(lái)而打到自己身上。”思考：為什么會(huì)這樣說(shuō)？思考：為什么會(huì)這樣說(shuō)？湯姆遜棗糕原子模型能否

10、解釋這種現(xiàn)象？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋這種現(xiàn)象？第28頁(yè)/共42頁(yè)（1）粒子出現(xiàn)大角度散射）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子碰撞有沒有可能是與電子碰撞后造成的？后造成的？（2）按照棗糕模型，粒子）按照棗糕模型，粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是原子中正電荷造成的能是原子中正電荷造成的？ 請(qǐng)你來(lái)回答吧！請(qǐng)你來(lái)回答吧！第29頁(yè)/共42頁(yè)盧瑟福盧瑟福根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：根據(jù)他的導(dǎo)師湯姆生模型計(jì)算的結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前預(yù)測(cè)完全不一致，所以原子結(jié)構(gòu)模型必須重新構(gòu)思實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之前預(yù)測(cè)完全不一致，所以原子結(jié)構(gòu)模型必須重新構(gòu)思! 實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大實(shí)驗(yàn)

11、結(jié)果卻是有八千分之一的粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn) ！第30頁(yè)/共42頁(yè)第31頁(yè)/共42頁(yè)（1）在原子的在原子的中心中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核有一個(gè)很小的核，叫做原子核（2）原子的）原子的全部正電荷全部正電荷和和幾乎全部質(zhì)量幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核都集中在原子核里里（3）帶）帶負(fù)電的電子負(fù)電的電子在在核外核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)空間繞著核旋轉(zhuǎn)三三. 原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu) 1. 原子的核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容原子的核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容第32頁(yè)/共42頁(yè) 粒子穿過(guò)原子時(shí)粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)，電子對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，影響的影響很小，影響粒子運(yùn)動(dòng)的粒子運(yùn)動(dòng)的主要因素主要因素是帶是帶正電的原子核正電的原子核。而而絕大多數(shù)的絕大多數(shù)的粒子粒子穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒有改變，只有有改變，只有極少數(shù)極少數(shù)粒子粒子可能與核十分可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)接近，受到較大的庫(kù)侖斥力，才會(huì)發(fā)生大侖斥力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)角度的偏轉(zhuǎn) 。三三. 原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu) 2. 對(duì)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋解釋第33頁(yè)/共42頁(yè)第34頁(yè)/共42頁(yè) 根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分分“空曠空曠”的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子