第四章　3　原子的核式结构模型

3原子的核式结构模型［学习目标］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粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重难点)。3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数(重点)。一、电子的发现1.阴极射线：阴极发出的一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。2.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的值为e=(保留两位有效数字)。

3.电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是的整数倍。

4.电子的质量me=(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为mpme=如图所示为汤姆孙的气体放电管。(1)K、A部分起什么作用？(2)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，说明它带什么性质的电荷？(3)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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)阴极射线实际上是高速运动的电子流。()(2)带电体的电荷量可以是任意数值。()(3)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。()(4)电子的质量与电荷量的比值称为电子的比荷。()例1汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求：(1)匀强磁场的磁感应强度大小；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)电子的比荷。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、原子的核式结构模型如图所示为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粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：(1)什么是α粒子？(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“模型”，如图。

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①α粒子穿过金箔后，基本上仍沿的方向前进；

②α粒子发生了偏转；极少数偏转的角度甚至，它们几乎被“”。

(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了模型。

3.核式结构模型：原子中带电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。

1.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。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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2023·咸阳市模拟)如图甲所示为α粒子散射实验装置的剖面图，图中铅盒内的放射性元素钋(Po)所放出的α粒子由铅盒上的小孔射出，形成一束很细的粒子束打到金箔上。α粒子束能穿过很薄的金箔打到荧光屏上，并产生闪光，这些闪光可以通过显微镜观察；α粒子穿越金箔前后运动方向之间的夹角θ称为散射角，如图乙所示，荧光屏和显微镜可一起绕金箔沿圆周转动，以便观察α粒子穿过金箔后散射角的变化情况。下列说法正确的是()A.整个装置可以不放在抽成真空的容器中B.α粒子散射实验的结果表明，少数α粒子穿过金箔后，散射角很小(平均为2°~3°)，几乎沿原方向前进C.α粒子散射实验中观察到的个别α粒子被反弹回来，这种现象可用“枣糕模型”来解释D.原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，可称为原子的“行星模型”例3(2023·绵阳市高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是()A.原子的质量几乎全部集中在原子核内B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力三、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，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。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。

3.原子核的大小：用核半径描述核的大小。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。

例4下列对原子及原子核的认识，正确的是()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.原子核半径的数量级为10-10mD.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷答案精析一、2.1.6×10-19C3.e4.9.1×10-31kg1836思考与讨论(1)K、A部分产生阴极射线。(2)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。(3)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。易错辨析(1)√(2)×(3)×(4)×例1(1)Ev(2)v2解析(1)电子以速度v进入叠加场，当电子在静电力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动时，电子将打在P1点，则电子受力平衡eE=evB，解得匀强磁场的磁感应强度大小为B=E(2)撤去电场后，电子仅在磁场中偏转，如图所示由洛伦兹力提供向心力得evB=m由几何关系知L=rsinθ，可得em=v2ELsin二、(1)α粒子(24He)是从放射性物质中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，质量是电子质量的(2)①α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α粒子。②带荧光屏的显微镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。实验过程：α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α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向。带有显微镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目。梳理与总结1.枣糕2.(1)金箔真空(2)①绝大多数原来②少数大角度大于90°撞了回来(3)核式结构3.正思考与讨论1.α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。2.α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的排斥力发生了大角度偏转。例2D［整个装置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中进行，α粒子会使空气发生电离，选项A错误；α粒子散射实验的结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后，散射角很小(平均为2°~3°)，几乎沿原方向前进，少数α粒子的散射角较大，极少数α粒子的散射角超过90°，个别α粒子甚至被反弹回来，选项B错误；α粒子散射实验中观察到的个别α粒子被反弹回来，这种现象可用“原子的核式结构模型”来解释，选项C错误；原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，所以也被称为原子的“行星模型”，选项D正确。］例3A［α粒子带正电，原