中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修3第4章第3节原子的核式结构模型教学设计
课题
原子的核式结构模型
单元
4
学科
物理
年级
高二
教材分析
教材从“人类认识原子结构”的历程中分三个阶段讲述，更体现了新课标要求下的科学探究的重要性：第一阶段:发现电子，认识到原子内部也有结构。第二阶段:推测原子中电荷的分布，认识到原子的核式结构。第三阶段:经典电磁理论遇到了矛盾，玻尔提出了新的原子理论。在教学过程中应重点引导学生思考经典电磁理论遇到的矛盾。提高学生的质疑和探究能力。
核心素养
物理观念：知道阴极射线及本质，了解电子及其比荷，知道原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度。科学思维：掌握电子的电荷量、原子的核式结构模型，能够通过科学推理解决相关的问题。科学探究：探究阴极射线的本质，理解α粒子散射实验，揭示实验本质，得出结论，体会科学家的探索方法，提高观察与实验的能力。科学态度与责任：通过学习体验科学家探索科学的艰辛，坚持实事求是的科学态度，培养积极探索科学的兴趣。
重点
了解电子及其比荷，知道原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度。
难点
探究阴极射线的本质，理解α粒子散射实验，揭示实验本质，得出结论，体会科学家的探索方法，提高观察与实验的能力。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
早在1858
年，德国物理学家普吕克尔就发现了气体导电时的辉光放电现象。1876
年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。阴极射线的本质？赫兹：电磁波说这种射线本质是一种电磁波的传播过程
汤姆逊：粒子说这种射线本质是一种高速粒子流
了解阴极射线，思考阴极射线的本质。
让学生了解前辈的科学家们对科学的探索历程。
讲授新课
一、电子的发现阴极射线在电场的偏转——带负电荷。阴极射线在磁场的偏转——带负电荷。总结：阴极射线本质是带负电荷的电子流。课堂练习1、(多选)如图所示,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时,发现射线径迹下偏,则( )A.导线中的电流由A流向BB.导线中的电流由B流向AC.如要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中电流的方向来实现D.电子的径迹与AB中电流的方向无关解析：阴极射线带负电,由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里;由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A。电流方向改变,管内磁场方向改变,电子受力方向也改变。答案：BC带电粒子的比荷测定方法：
①质谱仪：速度选择器+磁偏转
②电偏转例1、如图所示，让一束均匀的阴极射线垂直进入正交的电、磁场中，两板间距离为d，选择合适的磁感应强度B1和电压U，带电粒子将沿直线进入垂直纸面向里匀强磁场的B2，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求(1)求阴极射线中带电粒子的速度(2)求阴极射线中带电粒子的比荷例2、如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U
的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P距离为Y0，求电子的比荷。密立根油滴实验:用喷雾的方法获得了带电油滴，然后把这些带不同质量和电荷量的油滴置入电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得带电油滴的电荷量。①带电体电量
q=n
e
(
n=
1,2,3...)②电子电量
e＝1.6×10－19C③电子质量
me＝9.1×10－31kg课堂练习2、密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电。从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处场强是1.92×105
N/C，油滴半径是1.64×10－4
cm，油密度是0.851
g/cm3，求（1）油滴所带的电荷量？（2）这个电荷量是电子电荷量的多少倍？二、原子的核式结构模型汤姆孙枣糕模型(西瓜模型)原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中汤姆孙枣糕模型的理论预测由于正电荷的均匀分布，那么α粒子通过原子时，粒子两侧的正电荷对它的库仑斥力大部分相互抵消，α粒子运动的影响不会很大。卢瑟福α粒子散射实验α粒子散射实验现象及解释①绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进——离金原子核较远，库仑斥力较小②少数α粒子发生较大的偏转——离金原子核较近，库仑斥力较大③极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至达到180°——正对或基本正对金原子核入射α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核。卢瑟福核式结构模型卢瑟福核式结构模型①在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。②原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。③带负电的电子在核外空间绕着核旋转。
能用电偏转和磁偏转判断阴极射线带负电荷。完成课堂练习。完成例题。了解密立根油滴实验的原理。完成课堂练习。了解原子核结构模型的发展历程。
帮助学生回顾电场和磁场的相关知识，提高学生用已知知识来解决未知问题的能力。帮助学生巩固基础知识。掌握测定带电粒子比荷的方法。掌握测定带电粒子比荷的方法。通过了解密立根油滴实验的原理。体验科学家探索科学的艰辛。巩固基础知识。通过学习卢瑟福的核式结构模型，建立起实事求是的科学态度和严谨的求学精神。
拓展提高
1、(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究,最终发现了电子,由此被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是( )A.任何物质中均有电子
B.不同物质中具有不同的电子C.电子质量是质子质量的1
836倍
D.电子是一种粒子,是比原子更基本的物质单元解析：汤姆孙用不同的材料作阴极,都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子,这说明任何物质中均含有电子,A对,B错;根据对电子比荷的测定可知,电子电荷量和氢原子核的电荷量相同,电子的质量远小于质子的质量,说明电子有质量和电荷量,是一种粒子,并且电子是比原子更基本的物质单元,C错,D对。答案：AD2、密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性。如图所示是密立根油滴实验的原理示意图,设小油滴的质量为m,调节两极板间的电势差U,当小油滴悬浮不动时,测出两极板间的距离为d。则可求出小油滴的电荷量q= 。?
完成拓展提高。
通过练习，巩固基础知识。
课堂小结
一、电子的发现1、电子的比荷2、电子的电荷量二、原子的核式结构模型卢瑟福α粒子散射实验三、原子核的电荷与尺度1、由质子和中子组成2、半径数量级10-15m
总结本节课所学知识。
帮助学生梳理基础知识，建立起知识框架。
板书
21世纪教育网
www.21cnjy.com
精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
HYPERLINK
"http://www.21cnjy.com/"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共24张PPT)
原子的核式结构模型
人教版高中物理
选择性必修3
新知导入
1876
年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。
阴极
早在1858
年，德国物理学家普吕克尔就发现了气体导电时的辉光放电现象。
新知导入
阴极射线的本质？
电磁波说
这种射线本质是一种电磁波的传播过程
赫兹
汤姆孙
粒子说
这种射线本质是一种高速粒子流
新知讲解
一、电子的发现
?0
?
?
?
?
?
?
?
?
阴极射线在电场的偏转
带负电荷
新知讲解
?0
阴极射线在磁场的偏转
汤姆孙
阴极射线本质是带负电荷的电子流
课堂练习
1、(多选)如图所示,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时,发现射线径迹下偏,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.如要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中电流的方向来实现
D.电子的径迹与AB中电流的方向无关
解析：阴极射线带负电,由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里;由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A。电流方向改变,管内磁场方向改变,电子受力方向也改变。
答案：BC
新知讲解
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
?
?
B1
B2
R
U
d
带电粒子的比荷测定方法：
①质谱仪：速度选择器+磁偏转
②电偏转
例1、如图所示，让一束均匀的阴极射线垂直进入正交的电、磁场中，两板间距离为d，选择合适的磁感应强度B1和电压U，带电粒子将沿直线进入垂直纸面向里匀强磁场的B2，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求
(1)求阴极射线中带电粒子的速度
(2)求阴极射线中带电粒子的比荷
新知讲解
带电粒子的比荷测定方法：
①质谱仪：速度选择器+磁偏转
②电偏转
例2、如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U
的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P距离为Y0，求电子的比荷。
?0
?
?
?
?
?
?
?
?
O'
O
P
解：电子做类平抛运动,则
水平：
竖直：
解得：
新知讲解
电子比荷（荷质比）的具体数值是
电荷e
和质量m具体数值又是多少?
密立根
密立根油滴实验:用喷雾的方法获得了带电油滴，然后把这些带不同质量和电荷量的油滴置入电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得带电油滴的电荷量。
液滴编号
1
2
3
…
电荷量/C
3.20×10－19
4.81×10－19
1.60×10－19
…
①带电体电量
q=n
e
(
n=
1,2,3...)
②电子电量
e＝1.6×10－19C
③电子质量
me＝9.1×10－31kg
课堂练习
2、密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电。从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处场强是1.92×105
N/C，油滴半径是1.64×10－4
cm，油密度是0.851
g/cm3，求
（1）油滴所带的电荷量？
（2）这个电荷量是电子电荷量的多少倍？
新知讲解
二、原子的核式结构模型
汤姆孙枣糕模型(西瓜模型)
原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中
汤姆孙
新知讲解
卢瑟福α粒子散射实验
+
+
α粒子散射实验
汤姆孙枣糕模型的理论预测
由于正电荷的均匀分布，那么α粒子通过原子时，粒子两侧的正电荷对它的库仑斥力大部分相互抵消，α粒子运动的影响不会很大。
卢瑟福
新知讲解
真空装置
防止空气影响实验结果
荧光屏及显微镜
探测穿过金箔的α粒子
荧光屏及显微镜运动轨迹
α粒子源
金箔
①良好的延展性，其厚度约为1nm,α粒子才能穿过
②金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显
新知讲解
α粒子散射实验现象及解释
①绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进——离金原子核较远，库仑斥力较小
②少数α粒子发生较大的偏转——离金原子核较近，库仑斥力较大
③极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至达到180°——正对或基本正对金原子核入射α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核
+
新知讲解
卢瑟福核式结构模型
卢瑟福核式结构模型
①在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核
②原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
③带负电的电子在核外空间绕着核旋转
课堂练习
3、(多选)用α粒子轰击金箔,α粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示,则α粒子的路径可能是( )
A.a
B.b
C.c
D.a、b、c
解析：α粒子散射的原因是原子核对其有
库仑斥力的作用,离核越近,斥力越大,偏转越明显,当正好击中原子核时,由于α粒子质量较小而反弹。
答案：AC
新知讲解
原子的尺度
①原子半径：
②原子核：
三、原子核的电荷与尺度
现在，我们知道，原子确实是由带电荷+
Ze的核与核外Z个电子组成的。原子序数Z等于核电荷与电子电荷大小中的比值。
它表示原子核的电荷是一个电子电荷量的多少倍。
后来又发现原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。
拓展提高
1、(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究,最终发现了电子,由此被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是( )
A.任何物质中均有电子
B.不同物质中具有不同的电子
C.电子质量是质子质量的1
836倍
D.电子是一种粒子,是比原子更基本的物质单元
解析：汤姆孙用不同的材料作阴极,都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子,这说明任何物质中均含有电子,A对,B错;根据对电子比荷的测定可知,电子电荷量和氢原子核的电荷量相同,电子的质量远小于质子的质量,说明电子有质量和电荷量,是一种粒子,并且电子是比原子更基本的物质单元,C错,D对。
答案：AD
拓展提高
2、密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性。如图所示是密立根油滴实验的原理示意图,设小油滴的质量为m,调节两极板间的电势差U,当小油滴悬浮不动时,测出两极板间的距离为d。则可求出小油滴的电荷量q= 。?
课堂总结
原子的核式结构模型
电子的发现
原子的核式结构模型
原子核的电荷与尺度
电子的电荷量
电子的比荷
卢瑟福α粒子散射实验
由质子和中子组成
半径数量级10-15m
板书设计
原子的核式结构模型
电子的发现
原子的核式结构模型
原子核的电荷与尺度
电子的电荷量
电子的比荷
卢瑟福α粒子散射实验
由质子和中子组成
半径数量级10-15m
作业布置
课后练习和同步练习
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
欢迎加入21世纪教育网教师合作团队！！月薪过万不是梦！！
详情请看：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
