2020学年高中物理第18章原子结构1电子的发现2原子的核式结构模型新人教版选修ppt课件

1、第十八章1电子的发现2原子的核式结构模型学习目标1.1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量和比荷. .2.2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义. .3.3.知道粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象. .4.4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级. .内容索引知识探究 题型探究达标检测知识探究一、阴极射线电子的发现一、阴极射线电子的发现导学探究导学探究1.在如图1所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极.K和A之间加上近万伏的高电压后，管端玻璃壁上能观察到什么现

2、象？该现象说明了什么问题？图1答案能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明答案能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光.答案2.人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是一种电磁波，另一种观点认为是带电微粒，你认为应如何判断哪种观点正确？答案可以让阴极射线通过电场或磁场，若射线垂直于磁场答案可以让阴极射线通过电场或磁场，若射线垂直于磁场(电场电场)方向方向射入之后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的射入之后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的.答案知识梳理知识梳理1

3、.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 .阴直线荧光3.电子的发现 让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 情况，证明了它的本质是 的粒子流并求出了其比荷.4.密立根通过著名的“油滴实验精确地测出了电子电荷.电子电荷量一般取e ，电子质量me .汤姆孙偏转带负电1.61019 C9.11031 kg即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)阴极射线在真空中沿直线传播.()(2)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射.()(3)组成阴极射线的粒子是电子.()(4)电子是

4、原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值.()二、二、粒子散射实验粒子散射实验导学探究导学探究如图2所示为1909年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：图2(1)什么是粒子？答案答案粒子粒子( He)是从放射性物质中是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带有两个失去两个电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的倍、电子质量的7 300倍倍.(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？答案答案粒子源：把

5、放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的的粒子粒子.带荧光屏的放大镜：观察带荧光屏的放大镜：观察粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光.实验过程：实验过程：粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对由于金原子中的带电粒子对粒子有库仑力的作用，一些粒子有库仑力的作用，一些粒子会改变粒子会改变原来的运动方向原来的运动方向.带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的不同方向散

6、射的粒子的数目粒子的数目.(3)实验现象如何？答案答案粒子散射实验的实验现象：绝大多数粒子散射实验的实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后，基本粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于度甚至大于90.(4)少数粒子发生大角度散射的原因是什么？答案答案粒子带正电，粒子带正电，粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射角度散射.知识梳理知识梳理1.粒子散射实验装置由 、 、 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

7、数粒子穿过金箔后，基本上仍沿 的方向前进，但有少数粒子发生了 偏转，偏转的角度甚至大于 .3.粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型无法解释.粒子源金箔带有荧光屏的放大镜真空原来大角度90即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的.()(2)粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹.()(3)粒子大角度的偏转是电子造成的.()(4)粒子带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的四倍.()答案三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺度三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺度导学探究导学探究1.原子中的原子核所带电荷量有何特点？答案原子核带正电，所带

8、电荷量与核外电子所带的电荷量相等答案原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等.2.核式结构模型是如何解释粒子散射实验结果的？答案由于原子核很小，大多数答案由于原子核很小，大多数粒子穿过金箔时都离核很远，受到粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动方向几乎不改变的斥力很小，它们的运动方向几乎不改变.只有极少数只有极少数粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转生明显的偏转.知识梳理知识梳理1.核式结构模型：1911年由卢瑟福提出.在原子中心有一个很小的核，叫 .它集中了全部的 和几乎全部的 ， 在核外空间运动

9、.2.原子核的电荷与尺度原子核正电荷质量电子核外电子数质子中子A10-10 m10-15 m即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动.()(2)原子核的电荷数等于核中的中子数.()(3)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷.()答案题型探究一、对阴极射线的认识例例1(多项选择多项选择)下面对阴极射线的认识正确的是下面对阴极射线的认识正确的是A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B.只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生只要阴阳两

10、极间加有电压，就会有阴极射线产生C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D.阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力 作用而脱离阴极作用而脱离阴极答案解析解析阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故解析阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故A错误，错误，C正确；正确；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射

11、线，故B错误，错误，D正确正确. 图3 图4 例例2在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图5所示的阴极所示的阴极射线管，从射线管，从C出来的阴极射线经过出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度间的电场加速后，水平射入长度为为L的的D、G平行板间，接着在荧光屏平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑中心出现荧光斑.若在若在D、G间加上间加上方向向上、场强为方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为电场区加上一垂直纸

12、面的磁感应强度为B的匀强磁场的匀强磁场(图中未图中未画画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为偏转角为，试解决下列问题：，试解决下列问题：图5(1)说明阴极射线的电性.答案解析答案负电答案负电解析由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向解析由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电阴极射线带负电.(2)说明图中磁场沿什么方向.答案解析答

13、案垂直纸面向外答案垂直纸面向外解析由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，解析由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外.(3)根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷.答案解析解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力.(2)对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；分析判断粒子的运动性质和过程，画出运动轨迹示意图.(3)选用恰当的物理规律列方程求解.归纳总结归纳总结三、对粒子散射实验的理解1.实验现象(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原

14、来的方向前进.(2)少数粒子发生较大的偏转.(3)极少数粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180.2.了解(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变.(2)汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射.(3)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用.(4)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内.例例3如图如图6所示为卢瑟福所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前

15、相连的荧光屏可观察可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个粒子在各个角度的散射情况角度的散射情况.下列说法中正确的是下列说法中正确的是A.在图中的在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时两位置分别进行观察，相同时 间内观察到屏上的闪光次数一样多间内观察到屏上的闪光次数一样多B.在图中的在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任位置进行观察，屏上观察不到任 何闪光何闪光C.卢瑟福选用不同金属箔片作为卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基粒子散射的靶，观察到的实验结果基 本相似本相似D.粒子发生散射的主要原因是粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反

16、弹粒子撞击到金箔原子后产生的反弹图6答案解析解析解析粒子散射实验现象：绝大多数粒子散射实验现象：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子沿原方向前进，少数粒粒子有大角度散射子有大角度散射.所以所以A处观察到的粒子数多，处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，处观察到的粒子数少，所以选项所以选项A、B错误错误.粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，错误，C正确正确.解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用.(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数和“极少数粒子的运动情况及原

17、因.规律总结规律总结四、原子的核式结构分析1.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数.2.原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数.3.原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释：(1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，粒子就像穿过“一片空地一样，无遮无挡，运动方向改变很小.因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转.(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转.(3)如果粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180，这种机会极少，如图7

18、所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90.图7例例4(多项选择多项选择)下列对原子结构的认识中，正确的选项是下列对原子结构的认识中，正确的选项是A.原子中绝大部分是空的，原子核很小原子中绝大部分是空的，原子核很小B.电子在核外运动，库仑力提供向心力电子在核外运动，库仑力提供向心力C.原子的全部正电荷都集中在原子核里原子的全部正电荷都集中在原子核里D.原子核的直径大约为原子核的直径大约为1010 m答案解析卢瑟福解析卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为提出了关于原子的

19、核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为1015 m，原子直径的数量级为，原子直径的数量级为1010 m，原子直径是原子核直径的十万，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分倍，所以原子内部是十分“空阔的，核外带负电的电子由于受到带正空阔的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，正确，D错误错误.解析达标检测1.(多项选择)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D.汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量123答案解析4解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确正确.由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，由于电子带负电，所以其在磁场