原子核式結(jié)構(gòu)模型+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

科學(xué)家在研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極就發(fā)出一種射線。它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線的本質(zhì)是什么呢？這種射線稱為陰極射線（cathoderay）。對(duì)這種射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為，它是一種電磁輻射；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，它是帶電微粒。如何用實(shí)驗(yàn)判斷哪一種觀點(diǎn)正確呢？物理選擇性必修3第四章

原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

第三節(jié)原子核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)習(xí)目標(biāo)（看完舉手示意）1、知道發(fā)現(xiàn)電子的意義2、了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。3、了解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型。知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)學(xué)生自學(xué)閱讀課本P78-82內(nèi)容找到書中的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、疑難點(diǎn)。完成舉手示意閱讀過程中標(biāo)注出書中的關(guān)鍵字、詞、句、段。一讀、二劃、三找、四梳理、五結(jié)論自學(xué)指導(dǎo)1（限時(shí)2分鐘）1.閱讀課本78頁電子的發(fā)現(xiàn)部分①陰極射線本質(zhì)的兩種觀點(diǎn)分別是什么？②湯姆孫的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?？③判斷陰極射線是否是帶電粒子流的基本方法是什么？④測陰極射線比荷的基本思路是怎樣的？⑤哪些量可以當(dāng)作已知量處理？⑥湯姆孫實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？⑦電子的電荷量是由誰測量出來的？是多少？①陰極射線本質(zhì)的兩種觀點(diǎn)分別是什么？精講點(diǎn)撥電磁波說：代表人物：赫茲。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過程。粒子說：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。19世紀(jì)，對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)一種觀點(diǎn)認(rèn)為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射代表人物赫茲另一種觀點(diǎn)認(rèn)為陰極射線是帶電微粒代表人物湯姆孫

赫茲德國湯姆孫英國陰極射線的本質(zhì)如果是你，你將設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)，來探究陰極射線的本質(zhì)是電磁波還是帶電粒子流？讓陰極射線沿垂直場的方向通過電場或磁場，觀察它是否偏轉(zhuǎn)如果陰極射線發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，那么陰極射線就是在電場力或洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)的，說明陰極射線的本質(zhì)是帶電粒子流。如果陰極射線沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表示陰極射線不帶電，說明陰極射線的本質(zhì)是電磁波想一想

②湯姆孫的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?？③判斷陰極射線是否是帶電粒子流的基本方法是什么？精講點(diǎn)撥1）判斷陰極射線是否帶電。2）如果陰極射線帶電，則測出其比荷。判斷陰極射線是否是帶電粒子流的基本方法是：讓帶電粒子通過電場或磁場，觀察它是否偏轉(zhuǎn)。如果偏轉(zhuǎn)則帶電，否則不帶電?！娟帢O射線實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)裝置：真空玻璃管、陰極、陽極和感應(yīng)圈.在金屬板D1D2之間未加電場時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，射在P1點(diǎn)。施加如圖電場后射線偏轉(zhuǎn)，射在P2點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電3.陰極射線：熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為陰極射線.2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：感應(yīng)圈產(chǎn)生的高電壓加在兩極之間，玻璃管壁上發(fā)出熒光。4.陰極射線是帶負(fù)電的粒子為了使射線回到P1點(diǎn)5.測定帶電粒子的比荷需在D1D2之間施加垂直紙面向外的磁場去掉D1D2之間的電場射線在磁場作用下偏轉(zhuǎn)，射在P3點(diǎn)。

換用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn),所得比荷的數(shù)值都相同,是氫離子比荷的近兩千倍.證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分.④測陰極射線比荷的基本思路是怎樣的？精講點(diǎn)撥1）先加電場使陰極射線偏轉(zhuǎn)。2）再加磁場，調(diào)整電場磁場的強(qiáng)度，使陰極射線不偏轉(zhuǎn)。3）每個(gè)陰極射線微粒受到的庫侖力等于洛倫茲力，求出陰極射線的速度。4）只保留磁場，陰極射線只受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再求比荷。⑤哪些量可以當(dāng)作已知量處理？⑥湯姆孫實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？⑦電子的電荷量是由誰測量出來的？是多少？精講點(diǎn)撥已知量有：場強(qiáng)E，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r。陰極射線是帶負(fù)電的粒子流，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。電子的電荷量是由美國物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測量出的。密立根通過實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的電荷量：e＝1.60217733×10-19C電子的質(zhì)量：m＝9.1093897×10-31kg第一次較為精確測量出電子電荷量的是美國物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測量出的。電子的質(zhì)量m=9.1094×10－31kg電子的電荷量e=1.6022×10－19C密立根實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：電荷具有量子化的特征，即任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。密立根(美國)密立根測電子電量1.閱讀課本80-81頁原子的核式結(jié)構(gòu)模型部分①原子核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容？2.閱讀課本82頁原子的電荷與尺度部分①原子的電荷數(shù)是多少？②原子的尺度是多少？自學(xué)指導(dǎo)2（限時(shí)2分鐘）電子正電荷原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在球體中，電子鑲嵌在正電荷之中，就象棗點(diǎn)綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為“棗糕模型”。

這個(gè)模型不久就被實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了

α粒子是從放射性物質(zhì)（如鈾和鐳）中發(fā)射出來的快速運(yùn)動(dòng)的粒子，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7300倍。⑴α粒子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(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究時(shí)，所用儀器的示意圖。1、α粒子散射實(shí)驗(yàn)⑵實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)裝置③M顯微鏡帶有光屏S，可以在水平而內(nèi)轉(zhuǎn)到不同的方向?qū)ι⑸涞摩亮Ｗ舆M(jìn)行觀察。①R是被鉛塊包圍的α粒子源②F是金箔：接收α粒子的轟擊

當(dāng)α粒子打到金箔時(shí)，發(fā)生了α粒子的散射。統(tǒng)計(jì)散射到各個(gè)方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中電荷的分布情況。為什么用金？金的延展性好，核電荷量大，核質(zhì)量大。1、α粒子射入金箔時(shí)難免與電子碰撞。試估計(jì)這種碰撞對(duì)α粒子速度影響的大小。2、按照J(rèn).J.湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)。請(qǐng)分析：α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進(jìn)的可能性較大，最不可能沿哪些方向前進(jìn)。

α粒子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的7300倍，α粒子與電子碰撞時(shí)，對(duì)α粒子速度影響的很小，碰撞前后，質(zhì)量大的α粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)α粒子反彈現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角度散射。按照J(rèn).J.湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)，由于受庫侖斥力的作用，α粒子穿過原子時(shí)，受到的各個(gè)方向正電荷的斥力基本會(huì)相互平衡，因此對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)很大。大部分α粒子會(huì)有小角度偏轉(zhuǎn)，但不可能有大角度偏轉(zhuǎn)。思考與討論2、α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)。③極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說，它們幾乎被“撞了回來”。②少數(shù)α粒子（約占）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，3、對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋①J.J.湯姆孫的模型無法解釋大角度散射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。②占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍。這樣才會(huì)使α粒子在經(jīng)過時(shí)受到很強(qiáng)的斥力，使其發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。⑴大角度的偏轉(zhuǎn)不可能是電子造成的⑵α粒子偏轉(zhuǎn)主要是具有原子的大部分質(zhì)量的帶正電部分造成的因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量只有α粒子的

，它對(duì)α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對(duì)槍彈的影響，完全可以忽略。4、盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型⑶帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)⑴在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核⑵原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里①原子核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容？精講點(diǎn)撥1）在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核。2）原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。3）帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。1、原子核的電荷、電子數(shù)、原子序數(shù)⑴原子是由帶電荷＋Ze的核與核外Z個(gè)電子組成的。電子數(shù)Z等于原子核所帶正電荷數(shù)。⑶原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。Ze是原子核的電荷，單位是庫侖；Z是原子序數(shù)，也是原子核的電荷數(shù)，它表示原子核的電荷是一個(gè)電子電荷（絕對(duì)值）的多少倍。Z是沒有單位的，或者說Z的單位是1。⑵原子序數(shù)Z

等于核電荷與電子電荷大小的比值原子原子核核外電子質(zhì)子中子

原子核的電荷數(shù):電荷數(shù)(Z)=質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)原子核的符號(hào):原子核的質(zhì)量數(shù):質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)

X為元素符號(hào)，Z為質(zhì)子數(shù)，A

為質(zhì)量數(shù)。核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)（A）＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)H的三種同位素：2.閱讀課本82頁原子的電荷與尺度部分①原子的電荷數(shù)是多少？②原子的尺度是多少？精講點(diǎn)撥原子核的電荷數(shù)＝電子數(shù)＝原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)原子半徑的數(shù)量級(jí)為10-10m、原子核半徑數(shù)量級(jí)為10-15m，兩者相差105倍！1895年在新西蘭大學(xué)畢業(yè)后，獲得英國劍橋大學(xué)的獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，成為湯姆孫的研究生。提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型，為原子結(jié)構(gòu)的研究做出很大的貢獻(xiàn)。

1898年，在湯姆孫的推薦下，擔(dān)任加拿大麥吉爾大學(xué)的物理教授。

1907年返回英國出任曼徹斯特大學(xué)的物理系主任。

1919年接替退休的湯姆孫，擔(dān)任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。

1925年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)主席。1931年受封為納爾遜男爵。

1937年10月19日因病在劍橋逝世，與牛頓和法拉第并排安葬，享年66歲。歐內(nèi)斯特·盧瑟福1871年8月30日生于新西蘭納爾遜的一個(gè)手工業(yè)工人家庭，并在新西蘭長大。他進(jìn)入新西蘭的坎特伯雷學(xué)院學(xué)習(xí)。

23歲時(shí)獲得了三個(gè)學(xué)位（文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士、理學(xué)學(xué)士）。盧瑟福生平簡介杰出貢獻(xiàn):1899年命名α射線、β射線；1902年提出原子自然衰變理論；1909～1911年，盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生蓋革和馬斯頓進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)。1911年提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型；1919年發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，預(yù)言中子；實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)。直接培養(yǎng)了11名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。被譽(yù)為原子物理學(xué)之父。

盧瑟福(1871～1937)桃李滿天下在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手