人教版高中物理选择性必修第三册第四章原子结构和波粒二象性第3节原子的核式结构模型课件（25页PPT）

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第四章　原子结构和波粒二象性
第3节　原子的核式结构模型
1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，知 道电荷是量子化的。
2.了解α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象。
3.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容。
学习任务一　电子的发现
1. 阴极射线： 发出的一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发 出荧光。
2. 汤姆孙的探究
根据阴极射线在电场和磁场中的 情况断定，阴极射线的本质是 带 （选填“正电”或“负电”）的粒子流，并求出了这种粒子的比 荷。组成阴极射线的粒子被称为 。
阴极　
偏转　
负电　
电子　
3. 密立根实验：电子电荷的精确测定是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＝ 。
4. 电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是 的整数倍。
1.6×10－19 C　
e　
9.1×10－31　
1 836　
如图所示为J. J. 汤姆孙的气体放电管示意图，阴极K发出的带电粒子通过缝 隙A、B形成一束细细的射线。试回答：
（1）在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏 转，说明阴极射线带什么性质的电荷？
（1）阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电。
（2）在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向 上偏转？
（2）由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场， 可以让阴极射线向上偏转。
B
解析：J. J. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项A正确；汤姆孙 发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错 误；J. J. 汤姆孙发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒， 原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电的，可以在电场和 磁场中偏转，选项D正确。
【典例2】　如图所示的是J. J. 汤姆孙做阴极射线实验时用到的气体放 电管，在K、A之间加高电压，便有阴极射线射出；C、D间不加电压 时，荧光屏上O点出现亮点，当C、D之间加如图所示的电压时，光屏上 P点出现亮点。
（1）要使K、A之间有阴极射线射出，则K应接高压电源 （选填 “正极”或“负极”）；要使荧光屏上P处的亮点再回到O点，可以在C、D 间加垂直于纸面 （选填“向里”或“向外”）的匀强磁场。
负极　
向外　
解析：（1）要使K、A之间有阴极射线 射出，则K应接高压电源负极；要使荧光 屏上P处的亮点再回到O点，则洛伦兹力 向上，根据左手定则可知，可以在C、D 间加垂直于纸面向外的匀强磁场。
（2）J. J. 汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射线的 比荷是 （选填“相同”或“不同”）的。
解析：（2）J. J. 汤姆孙换用不同材料的阴极做实验，发现不同阴极发出的射 线的比荷是相同的。
相同　
学习任务二　原子的核式结构模型
1. 汤姆孙原子模型：J. J. 汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在 整个球体内，电子镶嵌其中。有人形象地称其为“枣糕模型”或“西瓜模 型”。
2. α粒子散射实验
（1）α粒子散射实验装置由α粒子源、 、显微镜等几部分组成，实 验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于 中。
（2）实验现象
①绝大多数的α粒子穿过金箔后 的方向前进。
②少数α粒子发生了 的偏转。
③极少数α粒子的偏转超过了 ，有的甚至达到 。
金箔　
真空　
仍沿原来　
较大　
90°　
180°　
（3）实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了J. J. 汤姆孙的原子模 型，建立了 模型。
核式结构　
正电　
原子
核　
质量　
电子　
如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图。试回答：
（1）该实验中为什么用金箔作靶子？
（1）金的延展性好，可以做得很薄而且金的原子序数大，产生的库仑斥力 大，偏转明显。
（2）当把荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，哪 个位置相同时间内观察到屏上的闪光次数最多？
（2）在A位置相同时间内观察到屏上的闪光次数最多。
D
A. α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞
B. 当α粒子接近金箔中的电子时，电子对α粒子的吸引力
使之发生明显偏转
C. 通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为10－10 m
D. α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量
解析：α粒子偏转主要是由占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造 成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对运动轨迹的影响可忽略不 计，A、B错误；α粒子散射可以用来估算核半径，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，C错误；占原子质量绝 大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使极少数α粒子在 经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确。
D
解析：J. J. 汤姆孙发现电子后猜想原子核内的正电荷是均匀分布的，故A错 误；密立根通过著名的油滴实验精确测定了电子电荷，故B错误；卢瑟福提 出的原子核式结构模型，能够很好地解释原子中带正电部分的体积很小，质 量占比很大，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟 福猜想原子的核式结构模型的主要依据，故D正确。
学习任务三　原子核的电荷与尺度
1. 原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的 数， 非常接近它们的 ，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中 的 来排列的。
2. 原子核的组成：原子核是由 和 组成的，原子核的电荷数 就是核中的质子数。
原子核的电荷数＝中性原子的电子数＝质子数。
电子　
原子序数　
电子数　
质子　
中子　
3. 原子核的大小：用核 描述核的大小。一般的原子核，实验确定的 核半径的数量级为 m，而整个原子半径的数量级是 m，两 者相差十万倍之多。
半径　
10－15　
10－10　
A. 原子由原子核和核外电子组成
B. 原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量
C. 原子核直径的数量级为10－10 m
D. 中性原子核外电子带的负电荷数小于原子核所带的正电荷
解析：原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与电子的质 量之和就是原子的质量，故B错误；原子半径的数量级是10－10m，原子核是 原子内很小的核，半径数量级为10－15m，C错误；中性原子电子所带的负电 荷量与原子核所带正电荷量大小相等，D错误。
A
A. 用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况
B. 用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量
C. 用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光分析
D. 让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性并计算 其比荷
解析：J. J. 汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线 通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公 式，即可计算其比荷，故D正确。
D
A. 若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到荧光屏的中心P1点
B. 若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C. 若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D. 若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
AC
解析：实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板 一侧，选项C正确，选项B错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中 受洛伦兹力作用，要向下偏转，选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所 受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确。
A. 原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌 在其中
B. 占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
C. 该实验证实了J. J. 汤姆孙的“西瓜模型”是正确的
B
D. 大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
解析：正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是J. J. 汤姆 孙提出的原子模型，卢瑟福设计的α粒子散射实验说明带正电的那部分物质 占原子质量的绝大部分且集中在很小的空间范围内，从而证明J. J. 汤姆孙 的模型是错误的，故A、C错误，B正确；当α粒子穿过金箔时，电子对α粒子 影响很小，影响α粒子运动的主要是金原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥 力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的 库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少 数发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故D错误。
A. 原子是一个质量分布均匀的球体
B. 原子的质量几乎全部集中在原子核内
C. 原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内
D. 原子核半径的数量级是10－15 m
解析：原子的质量几乎全部集中在原子核内，所以A错误，B正确；原子的正 电荷全部集中在一个很小的核内，负电荷绕原子核做圆周运动，C错误；原 子核半径的数量级是10－15m，D正确。
BD