原子核式結構模型+高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

科學家在研究稀薄氣體放電時發(fā)現(xiàn)，當玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時，陰極就發(fā)出一種射線。它能使對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）。對這種射線本質(zhì)的認識有兩種觀點：一種觀點認為，它是一種電磁輻射；另一種觀點認為，它是帶電微粒。如何用實驗判斷哪一種觀點正確呢？物理選擇性必修3第四章

原子結構和波粒二象性

第三節(jié)原子核式結構模型學習目標（看完舉手示意）1、知道發(fā)現(xiàn)電子的意義2、了解α粒子散射實驗原理和實驗現(xiàn)象。3、了解盧瑟福的原子核式結構模型。知道原子和原子核大小的數(shù)量級學生自學閱讀課本P78-82內(nèi)容找到書中的知識點、重點、疑難點。完成舉手示意閱讀過程中標注出書中的關鍵字、詞、句、段。一讀、二劃、三找、四梳理、五結論自學指導1（限時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)的兩種觀點分別是什么？②湯姆孫的實驗目的是什么？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哪些量可以當作已知量處理？⑥湯姆孫實驗的實驗結論是什么？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)的兩種觀點分別是什么？精講點撥電磁波說：代表人物：赫茲。認為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過程。粒子說：代表人物：湯姆孫。認為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流。19世紀，對陰極射線本質(zhì)的認識有兩種觀點一種觀點認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射代表人物赫茲另一種觀點認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，你將設計怎樣的實驗，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，觀察它是否偏轉如果陰極射線發(fā)生了偏轉，那么陰極射線就是在電場力或洛倫茲力的作用下偏轉的，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，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湯姆孫的實驗目的是什么？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。如果偏轉則帶電，否則不帶電?！娟帢O射線實驗】1.實驗裝置：真空玻璃管、陰極、陽極和感應圈.在金屬板D1D2之間未加電場時，射線不偏轉，射在P1點。施加如圖電場后射線偏轉，射在P2點。發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負電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.實驗現(xiàn)象：感應圈產(chǎn)生的高電壓加在兩極之間，玻璃管壁上發(fā)出熒光。4.陰極射線是帶負電的粒子為了使射線回到P1點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，射在P3點。

換用不同材料的陰極做實驗,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？精講點撥1）先加電場使陰極射線偏轉。2）再加磁場，調(diào)整電場磁場的強度，使陰極射線不偏轉。3）每個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，做勻速圓周運動，再求比荷。⑤哪些量可以當作已知量處理？⑥湯姆孫實驗的實驗結論是什么？⑦電子的電荷量是由誰測量出來的？是多少？精講點撥已知量有：場強E，磁感應強度B，圓周運動的半徑r。陰極射線是帶負電的粒子流，不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構成各種物質(zhì)的共有成分。電子的電荷量是由美國物理學家密立根利用油滴實驗測量出的。密立根通過實驗還發(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家密立根利用油滴實驗測量出的。電子的質(zhì)量m=9.1094×10－31kg電子的電荷量e=1.6022×10－19C密立根實驗發(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頁原子的核式結構模型部分①原子核式結構模型的內(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？自學指導2（限時2分鐘）電子正電荷原子是一個球體，正電荷均勻分布在球體中，電子鑲嵌在正電荷之中，就象棗點綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為“棗糕模型”。

這個模型不久就被實驗事實否定了

α粒子是從放射性物質(zhì)（如鈾和鐳）中發(fā)射出來的快速運動的粒子，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，英國物理學家盧瑟福指導他的助手蓋革和馬斯頓進行α粒子散射實驗的研究時，所用儀器的示意圖。1、α粒子散射實驗⑵實驗原理和實驗裝置③M顯微鏡帶有光屏S，可以在水平而內(nèi)轉到不同的方向?qū)ι⑸涞摩亮Ｗ舆M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α粒子打到金箔時，發(fā)生了α粒子的散射。統(tǒng)計散射到各個方向的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粒子射入金箔時難免與電子碰撞。試估計這種碰撞對α粒子速度影響的大小。2、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)。請分析：α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進的可能性較大，最不可能沿哪些方向前進。

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，對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，即使是非對心碰撞，也不會有大角度散射。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)，由于受庫侖斥力的作用，α粒子穿過原子時，受到的各個方向正電荷的斥力基本會相互平衡，因此對α粒子運動的影響不會很大。大部分α粒子會有小角度偏轉，但不可能有大角度偏轉。思考與討論2、α粒子散射實驗現(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。③極少數(shù)偏轉的角度甚至大于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，3、對α粒子散射實驗的解釋①J.J.湯姆孫的模型無法解釋大角度散射的實驗結果。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。這樣才會使α粒子在經(jīng)過時受到很強的斥力，使其發(fā)生大角度的偏轉。⑴大角度的偏轉不可能是電子造成的⑵α粒子偏轉主要是具有原子的大部分質(zhì)量的帶正電部分造成的因為電子的質(zhì)量只有α粒子的

，它對α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略。4、盧瑟福核式結構模型⑶帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉做圓周運動⑴在原子的中心有一個體積很小、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原子核式結構模型的內(nèi)容？精講點撥1）在原子的中心有一個很小的核，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）帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉。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電子電荷（絕對值）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: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，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)量級為10-10m、原子核半徑數(shù)量級為10-15m，兩者相差105倍！1895年在新西蘭大學畢業(yè)后，獲得英國劍橋大學的獎學金進入卡文迪許實驗室，成為湯姆孫的研究生。提出原子結構的核式模型，為原子結構的研究做出很大的貢獻。

1898年，在湯姆孫的推薦下，擔任加拿大麥吉爾大學的物理教授。

1907年返回英國出任曼徹斯特大學的物理系主任。

1919年接替退休的湯姆孫，擔任卡文迪許實驗室主任。

1925年當選為英國皇家學會主席。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手工業(yè)工人家庭，并在新西蘭長大。他進入新西蘭的坎特伯雷學院學習。

23歲時獲得了三個學位（文學學士、文學碩士、理學學士）。盧瑟福生平簡介杰出貢獻: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，盧瑟福指導他的學生蓋革和馬斯頓進行了α粒子散射實驗。1911年提出原子的核式結構模型；1919年發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，預言中子；實現(xiàn)人工核反應。直接培養(yǎng)了11名諾貝爾獎獲得者。被譽為原子物理學之父。

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