2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、第一節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)第二章原子結(jié)構(gòu)湯姆生在實(shí)驗(yàn)室第二節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福 19世紀(jì)是電磁學(xué)大發(fā)展的時(shí)期, 到七、八十年代電氣工業(yè)開(kāi)始有了發(fā)展, 其中電氣照明也吸引了許多科學(xué)家的注意，問(wèn)題涉及低壓氣體放電現(xiàn)象，于是，人們競(jìng)相研究與低壓氣體發(fā)電現(xiàn)象有關(guān)的問(wèn)題。 低壓氣體輝光放電等離子球放電低壓氣體輝光放電一、陰極射線1.實(shí)驗(yàn)裝置：真空玻璃管、_、陽(yáng)極和感應(yīng)圈.2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：感應(yīng)圈產(chǎn)生的高電壓加在兩極之間，玻璃管壁上發(fā)出_ (A.陰極射線 B.熒光).3.陰極射線：熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為_(kāi).陰極B陰極射線自學(xué)導(dǎo)讀【判一判】(1)陰極射線是由真空玻璃管

2、中的感應(yīng)圈發(fā)出的.( )(2)陰極射線撞擊玻璃管壁會(huì)發(fā)出熒光.( )(1)陰極射線由陰極發(fā)出(2)玻璃受到陰極射線的撞擊會(huì)產(chǎn)生熒光效應(yīng)二、電子的發(fā)現(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象英國(guó)物理學(xué)家_使用氣體放電管對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究.(1)讓陰極射線分別通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng),根據(jù)_現(xiàn)象,證明它是_(A.帶正電 B.帶負(fù)電)的粒子流并求出其比荷.(2)換用_的陰極做實(shí)驗(yàn),所得_的數(shù)值都相同,是氫離子比荷的近兩千倍.證明這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分.湯姆孫偏轉(zhuǎn)B不同材料比荷自學(xué)導(dǎo)讀2.電子(1)組成陰極射線的粒子稱為_(kāi).(2)密立根“油滴實(shí)驗(yàn)”.電子陰極射線電子負(fù)電e=1.60210-19 C氫離子m=9.110

3、-31 kg組成成分電性：_電量：_，與_帶電量相同質(zhì)量：_質(zhì)子與電子的質(zhì)量比探究一：怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定陰極射線是帶負(fù)電的粒子？在金屬板D1D2之間未加電場(chǎng)時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，射在P1點(diǎn)。施加如圖電場(chǎng)后射線偏轉(zhuǎn)，射在P2點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電為了使射線回到P1點(diǎn)探究二：怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定帶電粒子的比荷 ？需在D1D2之間施加什么方向的磁場(chǎng)垂直紙面向外的磁場(chǎng)去掉D1D2之間的電場(chǎng)射線在磁場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)，射在P3點(diǎn)。探究三：電子發(fā)現(xiàn)的歷程如圖是湯姆孫氣體放電管示意圖1.真空玻璃管兩極加上高電壓玻璃管壁上發(fā)出熒光2.物理學(xué)家戈德斯坦將陰極發(fā)出的射線命名為陰極射線.3.猜想:(1)陰極射線是一種電磁輻射.(2)

4、陰極射線是帶電微粒.?4.英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫讓陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn).發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電測(cè)出了粒子的比荷發(fā)現(xiàn)電子思考：為什么說(shuō)電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元？湯姆孫研究發(fā)現(xiàn)：許多現(xiàn)象中都發(fā)現(xiàn)了同樣的帶電粒子-電子，它的質(zhì)量只比最輕原子質(zhì)量的兩千分之一稍多一點(diǎn)。湯姆生的偉大發(fā)現(xiàn) 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子之前人們認(rèn)為原子是組成物體的最小微粒,是不可再分的.湯姆生對(duì)陰極射線等現(xiàn)象的研究中發(fā)現(xiàn)了電子,從而敲開(kāi)了原子的大門(mén).湯姆生在實(shí)驗(yàn)室【特別提醒】(1)注意陰極射線和X射線的區(qū)別.陰極射線是電子流，X射線是電磁輻射.(2)由陰極射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可確定射線由帶負(fù)電的粒子組成.例1：陰極

5、射線從射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽(yáng)極，如圖.若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為( ) A.平行于紙面向下 B.平行于紙面向上 C.垂直于紙面向外 D.垂直于紙面向里C例1：陰極射線從射線管中的陰極發(fā)出，在其間的高電壓下加速飛向陽(yáng)極，如圖.若要使射線向上偏轉(zhuǎn)，所加磁場(chǎng)的方向應(yīng)為( ) A.平行于紙面向下 B.平行于紙面向上 C.垂直于紙面向外 D.垂直于紙面向里C【互動(dòng)探究】例題中如果通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)射線向上偏轉(zhuǎn)，所加電場(chǎng)的方向應(yīng)為( )F電EA1.關(guān)于陰極射線的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是( )A.陰極射線實(shí)質(zhì)是氫原子 B.陰極射線實(shí)質(zhì)是電磁波C.陰極射線實(shí)質(zhì)是電子 D.陰極

6、射線實(shí)質(zhì)是X射線隨堂練習(xí)陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線，都是在研究陰極射線過(guò)程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的.C湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子之后，原子中正負(fù)電荷如何分布？電子正電荷一.湯姆孫的原子模型湯姆生提出的棗糕原子模型是否正確呢？棗糕模型湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)_，_彌漫性地均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，_鑲嵌在球中.球體正電荷電子二. 粒子散射實(shí)驗(yàn)放射粒子熒光屏注意：1.實(shí)驗(yàn)在真空中進(jìn)行2.金箔必須很薄。1.實(shí)驗(yàn)裝置：粒子源、_、放大鏡和_.金箔仍沿原來(lái)熒光屏顯微鏡放在A、B、C、D四個(gè)方向上，由散射到各個(gè)方向的粒子所占比例得到：2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1

7、）.絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后 _ 方向前進(jìn)。（2）.但_ 粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。（3）.并且有_ 粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90。（4）.有的甚至幾乎達(dá)到_ 。少數(shù)極少數(shù)180（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是與電子碰撞后造成的？湯姆遜棗糕原子模型能否解釋？二. 粒子散射實(shí)驗(yàn)由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子質(zhì)量，所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn).（3）你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？ （2）按照棗糕模型，粒子在原子附近或穿越原子內(nèi)部后有沒(méi)有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？沒(méi)有可能正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，粒子穿過(guò)原子時(shí)，受到的兩側(cè)斥力大部分抵消，不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不可能被

8、反向彈回。沒(méi)有可能這與粒子的散射實(shí)驗(yàn)相矛盾原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的核上二. 粒子散射實(shí)驗(yàn)2.但少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90有的甚至幾乎達(dá)到180。原子內(nèi)部絕大部分是“空”的1.絕大多數(shù)粒子仍沿原來(lái)方向前進(jìn)原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的核上1內(nèi)容： 1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個(gè)很小的核，叫_.它集中了原子全部的_和幾乎全部的_，_在核外空間運(yùn)動(dòng).三. 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)原子核正電荷質(zhì)量電子2.但少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò)了90有的粒子甚至幾乎達(dá)到180。1.絕大多數(shù)仍沿原來(lái)方向前進(jìn)

9、2.對(duì)粒子散射的解釋三. 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里.原子核很小，所以原子內(nèi)部絕大部分是“空”的3.原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的比較. 1.尺度：根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空曠”的.原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m,原子核原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-15m.原子核原子4.原子核的尺度原子半徑數(shù)量級(jí)是10-10 m，而原子核半徑數(shù)量級(jí)是10-15 m，二者相差十萬(wàn)倍之多，故原子核在原子中所占的體積是很小的.思考：原子核的大小在整個(gè)原子中占有多大的比例？ （1）否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型 （2）提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，明確了原子核大小的數(shù)量級(jí). 粒

10、子散射實(shí)驗(yàn)的意義例1.如圖為粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖,關(guān)于熒光屏和顯微鏡一起分別放在A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)相同時(shí)間觀察到的現(xiàn)象,下述說(shuō)法中正確的是( )A.放在A位置時(shí),觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.放在B位置時(shí),觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C.放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少絕大多數(shù)粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)。少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90,極個(gè)別粒子被反射回來(lái)AD審題時(shí)注意關(guān)鍵詞語(yǔ)“次數(shù)最多”、“稍少”、“極少”等.例2.盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn),判斷出原子的中心有一個(gè)很小的核,并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.如圖

11、所示的平面示意圖中,、兩條實(shí)線表示粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,則沿所示方向射向原子核的粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為虛線中的( )A.軌跡a B.軌跡b C.軌跡c D.軌跡d粒子靠近中心時(shí)會(huì)受到較大的排斥力,軌跡向上彎曲，粒子做曲線運(yùn)動(dòng)，其軌跡應(yīng)該為a，A1.在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是( )A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.金箔中的金原子間存在很大的空隙，只有極少數(shù)碰到金原子隨堂練習(xí)A實(shí)驗(yàn)中所用金箔盡管很薄，但也有很多層原子，由此可知，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)顯然不是由于碰到金原子.少數(shù)粒子發(fā)生了較大角

12、度的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明只有少數(shù)粒子受到很強(qiáng)的斥力，這反映出在原子內(nèi)部正電荷分布在很小的空間，且質(zhì)量很大；實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明原子中存在著帶負(fù)電的電子3.關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是( )A.陰極射線帶負(fù)電B.陰極射線帶正電C.陰極射線中的負(fù)電粒子的比荷與氫離子的基本相同D.陰極射線中的負(fù)電粒子的帶電荷量與氫離子的基本相同AD隨堂練習(xí)陰極射線是電子流，故帶負(fù)電，電子與氫離子的帶電荷量相同，但質(zhì)量不同.4.關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)，下列敘述中正確的是( )A.電子的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子是由電子和原子核組成的B.電子的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C.電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的微觀粒子D.電子的發(fā)現(xiàn)，比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)

13、象隨堂練習(xí)物體帶電的過(guò)程，就是電子的得失和轉(zhuǎn)移的過(guò)程BCD電子的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子有一定的結(jié)構(gòu)，但不能說(shuō)明原子是由電子和原子核組成的電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一種微觀粒子2.關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn) ( )A.絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)金箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B.粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能減少，電勢(shì)能減少C.粒子離開(kāi)原子核的過(guò)程中，動(dòng)能增加，電勢(shì)能也增加D.對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小隨堂練習(xí)從粒子的散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以估算出原子核直徑的大小約為10-15 m10-14 m.當(dāng)粒子接近核時(shí)，克服電場(chǎng)力做功，所以其動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加；當(dāng)粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，電場(chǎng)力做正功，其動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少.D課堂要點(diǎn)小結(jié)例2：湯姆孫1897年用陰極射線管測(cè)量了電子的比荷，電子流平行于極板射入，極板P、P間同時(shí)存在如圖勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子流不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；極板間只存在如圖勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子穿出電容器