4.3 原子的核式结构模型 学案（含练习题答案）

原子的核式结构模型
【学习目标】
一、知识与技能
1．了解阴极射线及电子发现的过程。
2．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。
3．知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
二、过程与方法
1．通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。
2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。
3．了解研究微观现象的方法。
三、情感、态度与价值观
1．理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
2．通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。
3．通过对原子结构的认识的不断深入，认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。
【学习重点】
1．电子的发现。
2．原子的核式结构模型。
【学习难点】
粒子散射实验。
【学习过程】
一、电子的发现
1．阴极射线
科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管______极发射出的一种射线，叫做阴极射线。
2．阴极射线的特点
①在真空中沿________传播；
②碰到物体可使物体发出________。
3．对于阴极射线的本质，有大量的科学家经过大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）____________说：
代表人物：赫兹。认为这种射线的本质是一种____________的传播过程。
（2）____________说：
代表人物：汤姆孙。认为这种射线的本质是一种__________________。
4．汤姆孙的研究
英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过D1D2后沿直线打在荧光屏P上。
（1）当在平行极板上加如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有_____________。
（2）为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当满足条件_________________时，则阴极射线不发生偏转。
则v=_______________
实验结论：阴极射线是__________________。还可求出这种粒子的_________。
汤姆孙还发现用不同材料的阴极做实验，比荷数值都_____________。
汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。汤姆生把新发现的这种粒子称之为电子。
密立根通过实验发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是e的整数倍。
电子的电荷量：e＝___________________C
电子的质量：m＝____________________kg
二、原子的核式结构模型
1．粒子散射实验
（1）粒子散射实验装置由__________、__________、__________、荧光屏等几部分组成，实验时从粒子源到荧光屏这段路程应处于__________中。
（2）实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后_________________________；少数粒子（约占8000分之一）_________________________；极少数粒子的偏转超过了______，有的甚至几乎被撞了回来。
2．原子的核式结构模型
（1）在原子的中心有一个很小的核，叫做___________。
（2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在___________里。
（3）带负电的电子____________________________________________。
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的带电量：
原子核的电荷数＝________________________
2．原子核的尺度：
原子半径的数量级为__________m、原子核半径数量级为_________m。
【练习巩固】
1．电子的发现说明（ ）
A．原子是由原子核和电子组成的
B．物质是带电的且一定带负电
C．原子可进行再分
D．原子核可再分
答案：C
2．关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流
C．阴极射线是某一频率的电磁波
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
答案：BD
3．一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB，发现射线径迹向下偏，则（ ）
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
答案：BC
4．有一电子（电荷量为e）经电压为U0的电场加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：
（1）金属板AB的长度；
（2）电子穿出电场时的动能。
答案：（1）d2U0U
（2）eU0+U2
5．提出原子核式结构模型的科学家是（ ）
A．汤姆孙 B．法拉第
C．卢瑟福 D．奥斯特
答案：C
6．在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是（ ）
A．全部α粒子穿过金属箔后，仍按原来的方向前进
B．绝大多数α粒子穿过金属箔后，仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C．少数α粒子穿过金属箔后，仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D．全部α粒子都发生很大偏转
答案：B
7．卢瑟福α粒子散射实验的结果（ ）
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D．说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动
答案：C
8．在α粒子散射实验中，没有考虑α粒子跟电子的碰撞，其原因是（ ）
A．α粒子不跟电子发生相互作用
B．α粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略
C．电子的体积很小，α粒子不会跟电子相碰
D．由于电子是均匀分布的，α粒子所受电子作用的合力为零
答案：B
9．卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ ）
A．原子的中心有个核，叫做原子核
B．原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕核旋转
答案：ACD
10．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
答案：A