第十八章12原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、第十八章原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型知識點(diǎn) 1 陰極射線1產(chǎn)生：在研究空氣導(dǎo)電的玻璃管內(nèi)有_、_兩極，當(dāng)在兩極間加一定電壓，陰極便發(fā)出一種射線，這種射線為陰陽_陰極射線2特點(diǎn)：碰到_能使其發(fā)光熒光物質(zhì)在稀薄氣體的輝光放電實(shí)驗(yàn)中，若不斷地抽出管中的氣體，當(dāng)管中的氣壓降到 0.1 Pa 的時(shí)候，管內(nèi)已接近真空，不能使氣體電離發(fā)光，這時(shí)對著陰極的玻璃管壁卻發(fā)出熒光，如果在管中放一個(gè)十字形金屬片，熒光中會出現(xiàn)十字形陰影，如圖1811 所示圖 1811知識點(diǎn) 2 電子的發(fā)現(xiàn)1湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子(1)從 1890 年起英國物理學(xué)家湯姆孫開始了對陰極射線的一系列實(shí)驗(yàn)研究(2)湯姆孫利用電場和磁場能

2、使帶電的運(yùn)動粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理檢測了陰極射線的帶電性質(zhì)，并定量測定了陰極射線粒(3)_年湯姆孫發(fā)現(xiàn)了_(陰極射線是高速電子流)1897電子電子的電量_；電子的質(zhì)量_；e1.61019 C me9.11031 kg 2電子發(fā)現(xiàn)的意義以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微?，F(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子，而且電子是原子的組成部分電子帶_，而原子是電中性的，可見原子內(nèi)還有帶正電的物質(zhì)，這些帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子如何構(gòu)成原子呢？電子的發(fā)現(xiàn)大大激發(fā)了人們研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的熱情，拉開了人們研究原子結(jié)構(gòu)的序幕負(fù)電3密立根油滴實(shí)驗(yàn)(1) 美國物理學(xué)家密立根在 1909 191

3、3 年間通過著名的“_”精確測定了電子的電荷量(2)密立根實(shí)驗(yàn)的重要意義：發(fā)現(xiàn)電荷是_的，即任何電荷只能是 e 的整數(shù)倍油滴實(shí)驗(yàn)量子化知識點(diǎn) 3 粒子散射實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1812 所示，用粒子轟擊金箔，由于金原子中的帶電粒子對粒子有庫侖力作用，一些粒子穿過金箔后改變了粒子散射運(yùn)動方向，這種現(xiàn)象叫做_圖 18122實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程需在真空中進(jìn)行(2)_，本身很小，金箔需很薄，粒子才能很容易穿過粒子是氦核(3)實(shí)驗(yàn)中用的是金箔而不是鋁箔，這是因?yàn)榻鸬脑有驍?shù)大，粒子與金核之間的庫侖力大，偏轉(zhuǎn)明顯，另外金的延展性好，容易做成極薄的金箔3實(shí)驗(yàn)結(jié)果絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本仍沿原來的方

4、向前進(jìn)，但是有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度甚至大于 90.知識點(diǎn) 4 原子的核式結(jié)構(gòu)1湯姆孫的棗糕模型湯姆孫棗糕模型_于 1898 年提出原子的_湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子后，便投入了對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索，他運(yùn)用豐富的想象，提出了原子棗糕模型(圖 1813)在這個(gè)模型里，湯姆孫把原子看作一個(gè)球體，正電荷均勻地分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕的棗子一樣嵌在球中，被正電荷吸引著原子內(nèi)正、負(fù)電荷相等，因此原子的整體呈中性湯姆孫的模型是第一個(gè)有一定科學(xué)依據(jù)的原子結(jié)構(gòu)模型圖 1813【特別提醒】湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型雖然能解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但這一模型很快就被新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所否定.不過它的意義卻極其深遠(yuǎn)，電子的發(fā)現(xiàn)使我

5、們認(rèn)識到原子是有結(jié)構(gòu)的，并用湯姆孫的原子模型可以粗略解釋原子發(fā)光問題，為我們揭開了原子結(jié)構(gòu)研究的帷幕.2原子的核式結(jié)構(gòu)盧瑟福結(jié)構(gòu)_依據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出了_：在原子中心有一個(gè)很小的核，叫原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)原子的核式按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，可以很容易地解釋粒子的散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖 1814 所示圖 1814按照這個(gè)模型，由于原子核很小，大部分粒子穿過金箔時(shí)都離核很遠(yuǎn)，受到的斥力很小，它們的運(yùn)動幾乎不受影響；只有極少數(shù)粒子從原子核附近飛過，明顯地受到原子核的庫侖斥力而發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)【例題】下列對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，錯(cuò)誤的是()A原

6、子中絕大部分是空的，原子核很小DB電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)，向心力為庫侖力C原子的全部正電荷都集中在原子核里D原子核的半徑大約為 10-10m解析：盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫模型，盧瑟福提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核半1原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福根據(jù)以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象提出來的()CA光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)C粒子散射實(shí)驗(yàn)B黑體輻射D陰極射線題型 1電子比荷測定的有關(guān)計(jì)算【例題】湯姆孫用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1815 所示真空管內(nèi)的陰極 K 發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過 A中心的小孔沿中心軸 O1O

7、的方向進(jìn)入到兩塊水平正對放置的平行極板 P 和 P間的區(qū)域當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心 O 點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓 U 后，亮點(diǎn)偏離到 O點(diǎn)(O與 O 點(diǎn)的豎直間距為 d，水平間距可忽略不計(jì))此時(shí)，在 P 和 P間的區(qū)域，再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B 時(shí)，亮點(diǎn)重新回到 O 點(diǎn)已知極板水平方向的長度為 L1，極板間距為 b，極板右端到熒光屏的距離為 L2(如圖 1815 所示)求：圖 1815(1)打在熒光屏 O 點(diǎn)的電子速度的大?。?2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式解析：(1)當(dāng)電子受到的電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，電子做

8、勻速直線運(yùn)動，亮點(diǎn)重新回到中心 O 點(diǎn)，設(shè)電子的速度為 v，則 evBeE，規(guī)律總結(jié)：測定電子比荷問題，實(shí)際上是電荷在電場、磁場或復(fù)合場中的運(yùn)動問題，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律求解即可.11897 年，物理學(xué)家湯姆孫正式測定了電子的比荷，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點(diǎn)因此，湯姆孫的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一在實(shí)驗(yàn)中，湯姆孫采用了如圖 1816 所示的陰極射線管，從電子槍 C 出來的電子經(jīng)過 A、B 間的電場加速后，水平射入長度為 L 的 D、E平行板間，接著在熒光屏 F 中心出現(xiàn)熒光斑若在 D、E 間加上方向向下，場強(qiáng)為 E 的勻強(qiáng)電場，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在 D、E 電

9、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，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為，試解決下列問題：(1)說明圖中磁場沿什么方向；(2)根據(jù) L、E、B 和，求出電子的比荷圖 1816圖 2題型 2粒子散射實(shí)驗(yàn)【例題】盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果()A證明了質(zhì)子的存在B證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成C證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里D說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動解析：該題要考查的是粒子散射實(shí)驗(yàn)對人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)只要學(xué)生了解粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及核式結(jié)構(gòu)的建立過程，不難得出正確答案粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子答案：C規(guī)律總結(jié)：粒子散射實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，它的實(shí)驗(yàn)結(jié)果使人們關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀念發(fā)生了根本性變化，從而否定了湯姆孫原子結(jié)構(gòu)的棗糕模型，導(dǎo)致了盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的確立.教材中關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法的描述十分詳盡，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說明層次非常清楚：絕大多數(shù)粒子穿過，基本上不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)