人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案2：4 3 原子的核式结构模型

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〖学习目标〗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。〖知识梳理〗一、电子的发现1．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。2．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在和中的偏转情况断定，它的本质是带电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。(2)换用的阴极做实验，所得比荷的数值都，是氢离子比荷的近两千倍。(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子，而质量比氢离子，后来组成阴极射线的粒子被称为。3．汤姆孙的进一步研究汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了是原子的组成部分。4．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由通过著名的得出，电子电荷的现代值为e＝。(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是。(3)电子的质量：me＝9.10938356×10－31kg，质子质量与电子质量的比eq\f(mp,me)＝。说明：阴极射线实质是带负电的电子流。二、原子的核式结构模型1．α粒子散射实验(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，弥漫性地均匀分布在整个球体内，镶嵌在球中。(2)α粒子散射实验①实验装置：α粒子源、、放大镜和。②实验现象：a.绝大多数的α粒子穿过金箔后的方向前进。b.少数α粒子发生了的偏转。c.极少数α粒子的偏转角，甚至有极个别α粒子被反弹回来。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。2．卢瑟福的核式结构模型核式结构模型1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫。它集中了原子全部的和几乎全部的，在核外空间运动。三、原子核的电荷与尺度电荷数与核外相等原子核由和组成，核电荷数等于原子半径数量级，原子核半径数量级说明：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的。自我检测1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光。 ()(2)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。 ()(3)α粒子散射实验中，大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。 ()(4)原子中所有正电荷都集中在原子核内。 ()2．(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是()A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的B．物体所带电荷量可以是任意值C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍3．(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光〖重难点〖解析〗〗知识点一：电子的发现1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流。2．阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。4．带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。〖例1〗如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为l1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为l2。(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；(2)推导出电子比荷的表达式。规律方法：巧妙运用电磁场测定电子比荷(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE＝qvB，可以测出电子速度的大小。(2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和。针对练习1．如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场，则下列说法正确的是()A．增大电场强度E B．减小磁感应强度BC．减小加速电压U，增大电场强度E D．适当地加大加速电压U2．(多选)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．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量知识点二：对α散射实验的理解1．装置放射源、金箔、荧光屏等，如图所示。2．现象及解释(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。大多数α粒子离金原子核较远。(2)少数α粒子发生较大的偏转。发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°。正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后反向加速远离金原子核。3．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。〖例2〗在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是()针对练习3．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光知识点三：原子的核式结构模型与原子核的组成1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别。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2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等。3．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。4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多。〖例3〗(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是()A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径约是10－10m针对练习4．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是()A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子课堂达标1．(多选)已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是()A．阴极射线管内的高电压不能够对其加速而增加能量B．阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C．阴极射线通过磁场方向一定不会发生改变D．阴极射线通过偏转电场能够改变方向2．(多选)关于电子的发现，下列叙述中正确的是()A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发现，说明原子具有一定的结构C．电子是第一种被人类发现的微观粒子D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象3．(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有()A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以4．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示。图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域。不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是()A．可能在①区域 B．可能在②区域C．可能在③区域 D．可能在④区域5．密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板与电源正负极相连，板间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮的油滴的质量为m，则下列说法正确的是()A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为eq\f(mg,U)C．增大电场强度，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的数整倍

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗一、1．阴极射线2．(1)电场、磁场、负(2)不同材料、相同(3)大致相同、小得多、电子3．电子4．(1)密立根、油滴实验、1.602×10－19C(2)e的整数倍(3)1836。二、1．(1)球体、正电荷、电子(2)①金箔、荧光屏②a.仍沿原来b.大角度c.大于90°③核式结构2．原子核、正电荷、质量、电子三、电子数、质子、中子、质子数、10-10m、10-15m自我检测1．(1)√(2)×(3)×(4)√2．ACD〖密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10－19C，并提出了电荷量子化的观点，故A、C正确，B错误；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D正确。〗3．AC〖在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反弹回来，故B、D错误，C正确。〗〖例1〗(1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2dU,B2bl1(l1＋2l2))〖〖解析〗〗(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝eq\f(U,b)e，得v＝eq\f(U,Bb)，即打到荧光屏O点的电子速度的大小为eq\f(U,Bb)。(2)由d＝eq\f(1,2)eq\f(Ue,bm)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l1,v)))eq\s\up12(2)＋eq\f(Ue,bm)eq\f(l1,v)·eq\f(l2,v)可得eq\f(e,m)＝eq\f(2dbv2,Ul1(l1＋2l2))＝eq\f(2dU,B2bl1(l1＋2l2))。针对练习1．D〖正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力F洛＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，须qE＝qvB，则可使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，选项D正确。〗2．AD〖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，选项A正确；由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，选项B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，选项C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根，选项D正确。〗〖例2〗C〖α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，库仑斥力越大，运动方向变化越明显，故C正确。〗针对练习3．ABC〖由于α粒子有很强的电离作用，其穿透能力很弱，所以该实验要在真空中进行，选项A正确；α粒子打在荧光屏上会有闪光，为了观察大角度散射，带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动，选项B、C正确，选项D错误。〗〖例3〗AB〖由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，选项A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，选项B正确；原子核半径的数量级是10－15m，原子半径的数量级是10－10m，选项D错误。〗针对练习4．BCD〖原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当