物理人教版（2019）选择性必修第三册4.3原子的核式结构模型（共20张ppt）

(共20张PPT)
第四章 原子结构波粒二象性
人教物理选择性必修3
原子的核式结构模型
3
问题：这种射线的本质是什么呢？
科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发射出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？
一、电子的发现
1.阴极射线：
一种观点认为，它是一种电磁辐射；
另一种观点认为，它是带电微粒。
1890年起，JJ汤姆孙和他的助手进行了一系列的实验研究。
汤姆孙的气体放电管的示意图
阴极射线的原理：
管中稀薄气体分子中正负电荷在强电场的作用下被“拉开”（气体分子被电离），正电荷（正离子）在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线。
气体放电管
阳极
带标尺的荧光屏
阴极
1897年
汤姆孙通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小(通过带电
粒子在电磁场中的运动实验)，从而推理得到阴极射线。
汤姆孙进一步发现，用不同材料的阴极做实验， 所得比荷的数值都是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
组成阴极射线的粒子被称为电子。
1890年，英国物理学家J.J.汤姆孙（1856年—1940）年做了一系列实验。1897年，他断定阴极射线的本质是带负电的粒子流.将组成阴极射线的粒子称为电子，并求出了电子的比荷.
电子电荷量的测量
密立根油滴实验
电子电荷的精确测定是在1909 1913年间由密立根通过著名的“油滴实验”做出的。目前公认的电子电荷e的值为e＝ 1.602176634×10-19C
密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量为m＝ 9.10938356×10-31kg
1909—1913年间，由密立根（美国，1868—1953实验物理学家）通过著名的”油滴实验“测出电子电荷的数值，1923年诺贝尔物理学奖.
1)电子电量：e=1.60217733（49）×10-19C
2)电子质量：me=9.1093897（49）×10-31kg
2.电子的发现
3)电子比荷
3.电子发现意义
人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
原子到底是什么样的呢？
原子是一个球体，正电荷弥漫性的均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中—枣糕模型.
勒纳德1903年做了一个实验，发现高速电子很容易穿透原子，原子不是一个实心球体.
勒纳德，1862—1947，德国物理学家，获得1905年诺贝尔物理学奖.
汤姆孙：
2、α粒子散射实验
氦的原子核

1871年8月30日-1937年10月19日，新西兰著名物理学家，著名的原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。
1.α粒子散射实验
卢瑟福，1871-1937，英国物理学家，1908年，卢瑟福获得诺贝尔化学奖.
二 原子的核式结构模型
猜想
无大角度散射
实验结果
绝大多数α粒子沿原来方向前进
少数α粒子大角度偏转
极少数α粒子反弹回来
汤姆孙模型无法解释大角度偏转
2.卢瑟福原子核式模型
1）内容：
在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.
2）对α粒子散射实验的解释
①大部分α粒子穿过金箔时离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响.
②少数α粒子从核附近飞过，明显受到原子核的库伦斥力而发生大角度的偏转.
③极少数α粒子撞到原子核而反弹.
一般用核半径表征核的大小。原子核的半径是无法直接测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。 α粒子散射是估计核半径的最简单的方法。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15m，而整个原子半径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。
3.原子核的电荷与尺度
原子核的电荷与原子序数接近
课堂练习
1.加在阴极射线管内阴极和阳极之间的电压为4×103V，如果电子离开阴极表面时的速度为0，试求电子到达阳极时的速度.
解：根据动能定理
气体放电管
2.(α粒子散射实验及其解释)(多选)如图8所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置，下列关于该实验的描述正确的是
A.α粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成
B.该实验揭示了原子有核式结构
C.实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔
后发生大角度偏转
D.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
1
2
3
图8
√
√
3.(多选)下列说法中，正确的是
A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量
B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷
量只能是e的整数倍
D.通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的的
质量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
√
8.(2020·襄阳市第一中学高二月考)如图为卢瑟福α粒子散射实验的金原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
解析　α粒子在靠近金原子核时，离金原子核越近，所受库仑斥力越大，偏转角度越大，且粒子做曲线运动，合外力指向凹的一侧，根据这些特点可以判断出，B正确，A、C、D错误.
2.一个半径为1.64×10-4cm的带负电的油滴，处在电场强度等于1.92×105V/m的竖直向下的匀强电场中.如果油滴受到的库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为0.851×103kg/m3.
解：根据受力平衡
3.汤姆孙模型为什么不能解释α粒子的大角度散射？
4.α粒子散射实验用的是金箔、铂箔等重金属，为什么不用轻金属箔，例如铝箔？
从动量的角度，电子对α粒子速度的影响完全可以忽略，而汤姆孙原子模型的正电荷使α粒子偏转的力不会很大，根据牛顿运动定律可知α粒子不会有大角度偏转.
重金属实验效果会更好.
解析：
解析：