高二物理人教版選修3-5課件：第十八章 1、2 電子的發(fā)現(xiàn)、原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、第十八章原子結(jié)構(gòu)目標定位1.知道陰極射線是由電子組成的，知道電子的電荷量和比荷.2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子對揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義.3.知道粒子散射實驗的實驗器材、實驗原理和實驗現(xiàn)象.4.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容，能說出原子核的數(shù)量級學案1電子的發(fā)現(xiàn)學案2原子的核式結(jié)構(gòu)模型知識探究自我檢測1在圖1所示的演示實驗中，K和A之間加上近萬伏的高電壓后，玻璃管壁上觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說明了什么問題？一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)知識探究 問題設計圖1答案玻璃管壁上觀察到淡淡的熒光及管中物體在玻璃管壁上的影，這說明陰極能夠發(fā)出某種射線，并且撞擊玻璃引起熒光2人們對陰極射線的本質(zhì)的認識有兩種觀點，一種

2、觀點認為是電磁輻射，另一種觀點認為是帶電微粒，你認為應如何判斷哪種觀點正確？答案可以讓陰極射線通過電場或磁場，若射線垂直于磁場方向通過磁場后發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則該射線是由帶電微粒組成的要點提煉1陰極射線科學家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發(fā)現(xiàn)真空管極發(fā)射出的一種射線，叫做陰極射線2陰極射線的特點(1)在真空中沿 傳播；(2)碰到物體可使物體發(fā)出 陰直線熒光3電了的發(fā)現(xiàn)：湯姆孫讓陰極射線分別通過電場或磁場，根據(jù) 情況，證明了它的本質(zhì)是 的粒子流并求出了其比荷4密立根通過著名的“油滴實驗”精確地測出了電子電荷電子電荷量一般取e ，電子質(zhì)量me .偏轉(zhuǎn)帶負電1.61019 C9.11031 kg二、粒

3、子散射實驗閱讀課本“粒子散射實驗”，回答下列問題：(1)什么是粒子？答案粒子( He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是失去兩個電子的氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7 300倍 問題設計(2)粒子散射實驗裝置由幾部分組成？實驗過程是怎樣的？答案實驗裝置：粒子源：釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能粒子，帶兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍金箔：特點是金原子的質(zhì)量大，且易延展成很薄的箔放大鏡：能繞金箔在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動熒光屏：熒光屏裝在放大鏡上整個實驗過程在真空中進行金箔很薄，粒子很容易穿過實驗過程：粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔

4、上，由于金原子中的帶電粒子對粒子有庫侖力的作用，一些粒子會改變原來的運動方向帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的粒子的數(shù)目(3)粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是什么？答案粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90.1粒子散射實驗裝置由、 、熒光屏等幾部分組成，實驗時從粒子源到熒光屏這段路程應處于 中2實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿 的方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于 .要點提煉粒子源金箔放大鏡真空原來大角度903粒子散射實驗的結(jié)果用湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋4

5、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型：1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫它集中了全部的 和幾乎全部的 ， 在核外空間運動原子核正電荷質(zhì)量電子三、原子核的電荷與尺度1原子內(nèi)的電荷關系：各種元素的原子核的電荷數(shù)與原子內(nèi)含有的 相等，非常接近它們的 2原子核的組成：原子核是由 組成的，原子核的電荷數(shù)就等于原子核中的3原子核的大?。涸雍税霃絉的數(shù)量級為 ，而整個原子半徑的數(shù)量級是 .因而原子內(nèi)部十分“空曠”電子數(shù)原子序數(shù)質(zhì)子和中子質(zhì)子數(shù)1015m1010m典例精析例1陰極射線從陰極射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽極，如圖2所示若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場的方向應為()A平行于紙面向左

6、 B平行于紙面向上C垂直于紙面向外 D垂直于紙面向里一、對陰極射線的認識圖2解析由于陰極射線的本質(zhì)是電子流，陰極射線方向向右，說明電子的運動方向向右，相當于存在向左的電流，利用左手定則，為使電子所受洛倫茲力方向平行于紙面向上，磁場方向應為垂直于紙面向外，故選項C正確答案C例2為求得電子的比荷，設計實驗裝置如圖3所示其中兩正對極板M1、M2之間的距離為d，極板長度為L.若M1、M2之間不加任何電場或磁場，可在熒光屏上P點觀察到一個亮點二、帶電粒子比荷的測定圖3在M1、M2兩極板間加極性如圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒光屏上的亮點逐漸向熒光屏下方偏移，直到熒光屏上恰好看不見亮點為止，記下此時外

7、加電壓為U.保持電壓U不變，對M1、M2區(qū)域再加一個大小、方向合適的磁場B，使熒光屏正中心處重現(xiàn)亮點(1)外加磁場方向如何？解析加上磁場后電子不偏轉(zhuǎn)，電場力等于洛倫茲力，且洛倫茲力方向向上，由左手定則可知磁場方向垂直紙面向外答案磁場方向垂直紙面向外例3如圖4所示為盧瑟福粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個角度的散射情況下列說法中正確的是()三、粒子散射實驗及原子的核式結(jié)構(gòu)模型圖4A在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C盧瑟福選用不同金屬箔片作為粒子散射的

8、靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似D粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈解析粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子沿原方向前進，少數(shù)粒子有大角度散射所以A處觀察到的粒子數(shù)多，B處觀察到的粒子數(shù)少，所以選項A、B錯誤粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用，所以選項D錯誤，C正確答案C例4在盧瑟福粒子散射實驗中，只有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里B正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C原子中存在著帶負電的電子D原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的解析原子的核式結(jié)構(gòu)正是建立在粒子散射實驗結(jié)果基礎上的，C、D的說法沒有錯，但與題意不符答案A

9、課堂要點小結(jié)自我檢測1(對陰極射線的認識)英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發(fā)現(xiàn)()A陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè)B陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量解析陰極射線實質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，A正確由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，B錯誤不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，C錯誤在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子流時并未得出電子的電荷量，最早測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，D正確答案AD2(帶電粒子比荷的測定)關于密立根“油滴實驗

10、”，下列說法正確的是()A密立根利用電場力和磁場力平衡的方法，測得了帶電體的最小帶電荷量B密立根利用電場力和重力平衡的方法，推測出了帶電體的最小帶電荷量C密立根利用磁偏轉(zhuǎn)的知識推測出了電子的電荷量D密立根“油滴實驗”直接驗證了電子的質(zhì)量不足氫離子質(zhì)量的千分之一答案B3(對粒子散射實驗的理解)X表示金原子核，粒子射向金核被散射，若它們?nèi)肷鋾r的動能相同，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是下圖中的()解析粒子離金核越遠其所受斥力越小，軌道彎曲程度就越小，故選項D正確答案D4(原子的核式結(jié)構(gòu)模型)關于原子的核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是()A原子中絕大部分是“空”的，原子核很小B電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是原子核對它的庫侖力C原子的全部電荷和質(zhì)量