步步高3-5 第十八章學(xué)案1、2

1、學(xué)案1電子的發(fā)現(xiàn)學(xué)案2原子的核式結(jié)構(gòu)模型目標(biāo)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)量級一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計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？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(rèn)識有兩種觀點，一種觀點認(rèn)為是電磁輻射，另一種觀點認(rèn)為是帶電

2、微粒，你認(rèn)為應(yīng)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(xué)家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發(fā)現(xiàn)真空管陰極發(fā)射出的一種射線，叫做陰極射線2陰極射線的特點(1)在真空中沿直線傳播；(2)碰到物體可使物體發(fā)出熒光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)偏轉(zhuǎn)情況，證明了它的本質(zhì)是帶負(fù)電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e1.6×1019_C，電子質(zhì)量me9.1×1031_kg.二、粒子散射實驗問題設(shè)計閱讀課本“

3、粒子散射實驗”，回答下列問題：(1)什么是粒子？(2)粒子散射實驗裝置由幾部分組成？實驗過程是怎樣的？(3)粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是什么？答案(1)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(2)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(jìn)行金箔很薄，粒子很容易穿過實驗過程：粒子經(jīng)過一條細(xì)通道，形成一束射線，打

4、在很薄的金箔上，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：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，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°.要點提煉1粒子散射實驗裝置由粒子源、金箔、放大鏡、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(yīng)處于真空中2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(jìn)，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°.3粒子散射實驗的結(jié)果用湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋4盧瑟

5、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，叫原子核它集中了全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，電子在核外空間運動三、原子核的電荷與尺度1原子內(nèi)的電荷關(guān)系：各種元素的原子核的電荷數(shù)與原子內(nèi)含有的電子數(shù)相等，非常接近它們的原子序數(shù)2原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就等于原子核中的質(zhì)子數(shù)3原子核的大?。涸雍税霃絉的數(shù)量級為1015m，而整個原子半徑的數(shù)量級是1010m.因而原子內(nèi)部十分“空曠”一、對陰極射線的認(rèn)識例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(yīng)為()圖2A平行于紙面向左 B

6、平行于紙面向上C垂直于紙面向外 D垂直于紙面向里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(dāng)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(yīng)為垂直于紙面向外，故選項C正確答案C二、帶電粒子比荷的測定例2為求得電子的比荷，設(shè)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，記下此時外加電壓為U.保持電壓U不變，

7、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？(2)請用U、B、L等物理量表示出電子的比荷.解析(1)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(2)當(dāng)在熒光屏上看不到亮點時，電子剛好打在下極板M2靠近熒光屏端的邊緣，則()2，.由電場力等于洛倫茲力得Bqv解得v將式代入式得.答案(1)磁場方向垂直紙面向外(2)三、粒子散射實驗及原子的核式結(jié)構(gòu)模型例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

8、確的是()圖4A在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)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(jìn)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(jìn)，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

9、原子內(nèi)是均勻分布的C原子中存在著帶負(fù)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(chǔ)上的，C、D的說法沒有錯，但與題意不符答案A電子的發(fā)現(xiàn)原子的核式結(jié)構(gòu)模型 1(對陰極射線的認(rèn)識)英國物理學(xué)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答案AD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(fù)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

10、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(fù)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(xué)家密立根，D正確2(帶電粒子比荷的測定)關(guān)于密立根“油滴實驗”，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()答案D解析粒子離金核越遠(yuǎn)其所受斥力越小，

11、軌道彎曲程度就越小，故選項D正確4(原子的核式結(jié)構(gòu)模型)關(guān)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)量都集中在原子核里D原子核的半徑的數(shù)量級是1010m答案AB解析因為原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的，A正確，C錯誤；電子繞原子核的圓周運動是原子核與電子間的庫侖力引提供向心力，B正確；原子核半徑的數(shù)量級是1015m，原子半徑的數(shù)量級是1010m，D錯誤題組一對陰極射線的認(rèn)識1關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是()A陰極射線帶負(fù)電

12、B陰極射線帶正電C陰極射線的比荷比氫原子比荷大D陰極射線的比荷比氫原子比荷小答案AC解析通過讓陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電，其比荷比氫原子的比荷大得多，故A、C正確2. 如圖1所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，則()圖1A導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線中的電流由B流向AC如要使電子束的徑跡向上偏，可以通過改變AB中電流的方向來實現(xiàn)D電子的徑跡與AB中電流的方向無關(guān)答案BC解析陰極射線帶負(fù)電，由左手定則判斷管內(nèi)磁場垂直紙面向里；由安培定則判斷AB中電流的方向由B流向A.電流方向改變，管內(nèi)磁場方向改變，電子受力方向

13、也改變3陰極射線管中的高電壓的作用()A使管內(nèi)氣體電離B使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線C使管內(nèi)障礙物的電勢升高D使電子加速答案D題組二比荷的測定4密立根油滴實驗進(jìn)一步證實了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性如圖2所示是密立根油滴實驗的原理示意圖，設(shè)小油滴的質(zhì)量為m，調(diào)節(jié)兩極板間的電勢差U，當(dāng)小油滴懸浮不動時，測出兩極板間的距離為d.則可求出小油滴的電荷量q_.圖2答案解析由平衡條件得mgq，解得q.5湯姆孫1897年用陰極射線管測量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比)，其實驗原理如圖3所示電子流平行于極板射入，當(dāng)極板P、P間同時存在勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B時，電子流不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)極板間只存在垂直

14、紙面向里的勻強磁場B時，電子流穿出平行板電容器時的偏轉(zhuǎn)角 rad.已知極板長L3.0×102 m，電場強度大小為E1.5×104 V/m，磁感應(yīng)強度大小為B5.0×104 T，求電子的比荷圖3答案1.33×1011 C/kg解析無偏轉(zhuǎn)時，有eEevB只存在磁場時，有evBm(或r)，由幾何關(guān)系得偏轉(zhuǎn)角很小時，r聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得1.33×1011 C/kg.題組三粒子散射實驗及原子的核式結(jié)構(gòu)模型6在粒子散射實驗中，關(guān)于選用金箔的原因下列說法不正確的是()A金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔B金核不帶電C金原子核質(zhì)量大，被粒子轟擊后不易移動D金核

15、半徑大，易形成大角度散射答案B7盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)是用粒子轟擊金箔，實驗中發(fā)現(xiàn)粒子()A全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)B絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回C絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過D全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)答案B解析盧瑟福的粒子散射實驗結(jié)果是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，故選項A錯誤粒子被散射時只有少數(shù)發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，有的甚至被彈回，故選項B正確，C、D錯誤8盧瑟福在解釋粒子散射實驗的現(xiàn)象時，不考慮粒子與電子的碰撞影響，這是因為()A粒子與電子之間有相互排斥，但斥力很小，可忽略B粒子雖受電子作用，但電子對粒子的合力為零C電子體積極小，粒子不可能碰撞到電子D電子質(zhì)量極小，粒子與電子碰撞時能量損失可忽略答案D解析粒子與電子間有庫侖引力，電子的質(zhì)量很小，粒子與電子相碰，運動方向不會發(fā)生明顯的改變，所以粒子和電子的碰撞可以忽略A、B、C錯