人教版(新教材)高中物理选择性必修3教学设计1：4 3 原子的核式结构模型教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE14.3原子的核式结构模型〖教学目标〗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，发现真空管阴极发射出的一种射线，叫做阴极射线。2．阴极射线的特点①在真空中沿直线传播．②碰到物体可使物体发出荧光．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）电磁辐射说：代表人物：赫兹。（2）带电微粒说：代表人物：汤姆孙。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)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?〖提示〗: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。(2)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?〖提示〗: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。实验结论：阴极射线是带负电的粒子流。还可求出这种粒子的比荷。汤姆孙还发现用不同材料的阴极做实验，比荷数值都是相同的。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＝1.602×10－19C电子的质量：m＝9.1×10－31kg二、原子的核式结构模型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．2．粒子散射实验(1)α粒子从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍．（2）装置放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．(3)实验现象：①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．②少数α粒子发生了大角度的偏转．③极少数α粒子的偏转角大于90°，甚至有极个别α粒子被反弹回来．(4)实验的注意事项①整个实验过程在真空中进行．②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显．3．卢瑟福的核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．4．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象．如图所示．(1)当α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α粒子不发生偏转．(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少．原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比:核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的,正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内三、原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等,非常接近原子序数。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。原子核的大小：原子的半径数量级为10-10m,原子核半径的数量级为10-15m,原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一,体积只相当于原子体积的10-15。〖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〗C2．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〗BD3．一只阴极射线管，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BB．导线中的电流由B流向AC．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〗BC4．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）QUOTEd2U0U（2）QUOTEeU0+U25．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〗C6．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〗B7．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〗C8．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〗B9．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