原子核式结构模型+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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？这种射线称为阴极射线（cathoderay）。对这种射线本质的认识有两种观点：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。如何用实验判断哪一种观点正确呢？物理选择性必修3第四章

原子结构和波粒二象性

第三节原子核式结构模型学习目标（看完举手示意）1、知道发现电子的意义2、了解α粒子散射实验原理和实验现象。3、了解卢瑟福的原子核式结构模型。知道原子和原子核大小的数量级学生自学阅读课本P78-82内容找到书中的知识点、重点、疑难点。完成举手示意阅读过程中标注出书中的关键字、词、句、段。一读、二划、三找、四梳理、五结论自学指导1（限时2分钟）1.阅读课本78页电子的发现部分①阴极射线本质的两种观点分别是什么？②汤姆孙的实验目的是什么？③判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是什么？④测阴极射线比荷的基本思路是怎样的？⑤哪些量可以当作已知量处理？⑥汤姆孙实验的实验结论是什么？⑦电子的电荷量是由谁测量出来的？是多少？①阴极射线本质的两种观点分别是什么？精讲点拨电磁波说：代表人物：赫兹。认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。粒子说：代表人物：汤姆孙。认为这种射线的本质是一种高速粒子流。19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙

赫兹德国汤姆孙英国阴极射线的本质如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波想一想

②汤姆孙的实验目的是什么？③判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是什么？精讲点拨1）判断阴极射线是否带电。2）如果阴极射线带电，则测出其比荷。判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是：让带电粒子通过电场或磁场，观察它是否偏转。如果偏转则带电，否则不带电。【阴极射线实验】1.实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈.在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点。施加如图电场后射线偏转，射在P2点。发现阴极射线带负电3.阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线.2.实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。4.阴极射线是带负电的粒子为了使射线回到P1点5.测定带电粒子的比荷需在D1D2之间施加垂直纸面向外的磁场去掉D1D2之间的电场射线在磁场作用下偏转，射在P3点。

换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同,是氢离子比荷的近两千倍.证明这种粒子是构成各种物质的共有成分.④测阴极射线比荷的基本思路是怎样的？精讲点拨1）先加电场使阴极射线偏转。2）再加磁场，调整电场磁场的强度，使阴极射线不偏转。3）每个阴极射线微粒受到的库仑力等于洛伦兹力，求出阴极射线的速度。4）只保留磁场，阴极射线只受洛伦兹力，做匀速圆周运动，再求比荷。⑤哪些量可以当作已知量处理？⑥汤姆孙实验的实验结论是什么？⑦电子的电荷量是由谁测量出来的？是多少？精讲点拨已知量有：场强E，磁感应强度B，圆周运动的半径r。阴极射线是带负电的粒子流，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。电子的电荷量是由美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。密立根通过实验还发现，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＝1.60217733×10-19C电子的质量：m＝9.1093897×10-31kg第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。电子的质量m=9.1094×10－31kg电子的电荷量e=1.6022×10－19C密立根实验发现：电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。密立根(美国)密立根测电子电量1.阅读课本80-81页原子的核式结构模型部分①原子核式结构模型的内容？2.阅读课本82页原子的电荷与尺度部分①原子的电荷数是多少？②原子的尺度是多少？自学指导2（限时2分钟）电子正电荷原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子镶嵌在正电荷之中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”。

这个模型不久就被实验事实否定了

α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。⑴α粒子1909年，英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的研究时，所用仪器的示意图。1、α粒子散射实验⑵实验原理和实验装置③M显微镜带有光屏S，可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。①R是被铅块包围的α粒子源②F是金箔：接收α粒子的轰击

当α粒子打到金箔时，发生了α粒子的散射。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。为什么用金？金的延展性好，核电荷量大，核质量大。1、α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。2、按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。

α粒子的质量大约是电子质量的7300倍，α粒子与电子碰撞时，对α粒子速度影响的很小，碰撞前后，质量大的α粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现α粒子反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内，由于受库仑斥力的作用，α粒子穿过原子时，受到的各个方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。大部分α粒子会有小角度偏转，但不可能有大角度偏转。思考与讨论2、α粒子散射实验现象①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。②少数α粒子（约占）发生了大角度偏转，3、对α粒子散射实验的解释①J.J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。②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α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转。⑴大角度的偏转不可能是电子造成的⑵α粒子偏转主要是具有原子的大部分质量的带正电部分造成的因为电子的质量只有α粒子的

，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。4、卢瑟福核式结构模型⑶带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动⑴在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核⑵原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里①原子核式结构模型的内容？精讲点拨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。1、原子核的电荷、电子数、原子序数⑴原子是由带电荷＋Ze的核与核外Z个电子组成的。电子数Z等于原子核所带正电荷数。⑶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。Ze是原子核的电荷，单位是库仑；Z是原子序数，也是原子核的电荷数，它表示原子核的电荷是一个电子电荷（绝对值）的多少倍。Z是没有单位的，或者说Z的单位是1。⑵原子序数Z

等于核电荷与电子电荷大小的比值原子原子核核外电子质子中子

原子核的电荷数:电荷数(Z)=质子数=原子序数原子核的符号:原子核的质量数:质量数(A)=核子数=质子数+中子数

X为元素符号，Z为质子数，A

为质量数。核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数H的三种同位素：2.阅读课本82页原子的电荷与尺度部分①原子的电荷数是多少？②原子的尺度是多少？精讲点拨原子核的电荷数＝电子数＝原子序数＝质子数原子半径的数量级为10-10m、原子核半径数量级为10-15m，两者相差105倍！1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。

1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。

1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。

1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。

1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵。

1937年10月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。欧内斯特·卢瑟福1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭，并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。

23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）。卢瑟福生平简介杰出贡献:1899年命名α射线、β射线；1902年提出原子自然衰变理论；1909～1911年，卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行了α粒子散射实验。1911年提出原子的核式结构模型；1919年发现质子，预言中子；实现人工核反应。直接培养了11名诺贝尔奖获得者。被誉为原子物理学之父。

卢瑟福(1871～1937)桃李满天下在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手