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(gè)過(guò)程——電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程1個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2個(gè)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(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)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(jí)，原子核的電荷數(shù)。一、陰極射線

閱讀教材第47頁(yè)內(nèi)容，知道陰極射線是怎樣產(chǎn)生的。1.實(shí)驗(yàn)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(yáng)極2.實(shí)驗(yàn)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(yè)內(nèi)容，了解電子發(fā)現(xiàn)的方法和過(guò)程。1.湯姆孫的探究 (1)讓陰極射線分別通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，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(shí)驗(yàn)，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(jiàn)，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(shí)驗(yàn)”(1)精確測(cè)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(guó)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(yè)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(gè)

，

彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，

鑲嵌在球中。湯姆孫的原子模型，小圓點(diǎn)代表

，大圓點(diǎn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但后來(lái)被

實(shí)驗(yàn)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(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)。(

)答案

√四、α粒子散射實(shí)驗(yàn)閱讀教材第51～53頁(yè)內(nèi)容，知道α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。1.α粒子 α粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來(lái)的快速運(yùn)動(dòng)的粒子，含有兩個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的

倍。2.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置圖3α粒子源金箔熒光屏放大鏡4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (1)

的α粒子穿過(guò)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(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了

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

)(2)α粒子實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(yè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。(

)(2)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。(

)(3)對(duì)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(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)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(yáng)兩極間加有電壓，就會(huì)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(yáng)兩極間加有高壓時(shí)，電場(chǎng)很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫(kù)侖力作用而脫離陰極[精典示例][例1](多選)下面對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)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(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；只有當(dāng)兩極間有高壓且陰極接電源負(fù)極時(shí)，陰極中的電子才會(huì)受到足夠大的庫(kù)侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。答案CD[針對(duì)訓(xùn)練1]

關(guān)于陰極射線，下列說(shuō)法正確的是(

)A.陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)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(guó)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(xiàng)A、B錯(cuò)誤；最早由德國(guó)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(xiàng)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(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

C帶電粒子比荷的測(cè)定1.利用磁偏轉(zhuǎn)測(cè)量[要點(diǎn)歸納]圖4圖52.利用電偏轉(zhuǎn)測(cè)量[例2]

在湯姆孫測(cè)陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖6所示的陰極射線管，從C出來(lái)的陰極射線經(jīng)過(guò)A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)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(chǎng)(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問(wèn)題：[精典示例]圖6(1)說(shuō)明陰極射線的電性；(2)說(shuō)明圖中磁場(chǎng)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(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)由電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向確定電性。(2)由電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況確定磁場(chǎng)方向。(3)由磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)確定比荷。解析(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，因此受電場(chǎng)力方向向上，又由于勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向下，則電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電。(2)由于所加磁場(chǎng)使陰極射線受到向下的洛倫茲力，而與電場(chǎng)力平衡，由左手定則得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。答案見(jiàn)解析[針對(duì)訓(xùn)練2]

(2018·九江高二檢測(cè))如圖7所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l、板間距離為d、電勢(shì)差為U的電場(chǎng)，出電場(chǎng)時(shí)打在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量O′P為X0，求電子的比荷。圖7解析由于電子進(jìn)入電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (1)絕大多數(shù)的α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)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(guò)90°，有的幾乎達(dá)到180°。對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解[要點(diǎn)歸納]2.理解(1)核外電子不會(huì)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?duì)亮Ｗ拥拇蠼嵌壬⑸洹?3)少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些α粒子在原子中的某個(gè)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(guò)厚厚的金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有明顯變化，說(shuō)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(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法正確的是(

)[精典示例]圖8A.相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)少得多C.放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí)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(diǎn)：(1)明確實(shí)驗(yàn)裝置中各部分的組成及作用。(2)弄清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”“少數(shù)”和“極少數(shù)”α粒子的運(yùn)動(dòng)情況。解析根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)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(xiàng)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(huì)逐漸減少，因此選項(xiàng)B、D正確，C錯(cuò)誤。答案

ABD[針對(duì)訓(xùn)練3]

(多選)用α粒子轟擊金箔，α粒子在接近原子核時(shí)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(guò)金箔時(shí)軌跡發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的主要原因是金原子核對(duì)α粒子的靜電力作用。由于電子質(zhì)量太小，對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)情況的軌跡。α粒子與原子核(金核)通過(guò)庫(kù)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(xiàng)B不正確。判斷α粒子的軌跡時(shí)，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(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋 (1)當(dāng)α粒子穿過(guò)原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過(guò)“一片空地”一樣，無(wú)遮無(wú)擋，運(yùn)動(dòng)方向改變很小。因?yàn)樵雍撕苄?，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(diǎn)歸納](2)只有當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過(guò)時(shí)，才受到很大的庫(kù)侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機(jī)會(huì)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(duì)著原子核射來(lái)，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會(huì)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(diǎn)：(1)α粒子和金的原子核的作用。(2)α粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。[精