人教版(新教材)高中物理選擇性必修3教學(xué)設(shè)計1：4 3 原子的核式結(jié)構(gòu)模型教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE14.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型〖教學(xué)目標(biāo)〗一、知識與技能1．了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程。2．了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)。3．知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。二、過程與方法1．通過對粒子散射實驗結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力。2．通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會建立模型研究物理問題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。3．了解研究微觀現(xiàn)象的方法。三、情感、態(tài)度與價值觀1．理解人類對原子的認(rèn)識和研究經(jīng)歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程，根據(jù)事實建立學(xué)說，發(fā)展學(xué)說，或是決定學(xué)說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實，再建立新的學(xué)說。人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和研究，逐漸認(rèn)識原子的。2．通過對原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實、尊重科學(xué)的科學(xué)精神。3．通過對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識的不斷深入，認(rèn)識到人類對微觀世界的認(rèn)識是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對科學(xué)發(fā)展的重要意義?！紝W(xué)習(xí)重點〗1．電子的發(fā)現(xiàn)。2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型。〖學(xué)習(xí)難點〗粒子散射實驗。〖學(xué)習(xí)過程〗一、電子的發(fā)現(xiàn)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．對于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家經(jīng)過大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點。（1）電磁輻射說：代表人物：赫茲。（2）帶電微粒說：代表人物：湯姆孫。4．湯姆孫的研究英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子。實驗裝置如圖所示，從高壓電場的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過D1D2后沿直線打在熒光屏P上。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時,發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn),說明它帶什么性質(zhì)的電荷?〖提示〗:陰極射線向下偏轉(zhuǎn),與電場線方向相反,說明陰極射線帶負(fù)電。(2)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)?〖提示〗:由左手定則可得,在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)。實驗結(jié)論：陰極射線是帶負(fù)電的粒子流。還可求出這種粒子的比荷。湯姆孫還發(fā)現(xiàn)用不同材料的陰極做實驗，比荷數(shù)值都是相同的。湯姆孫后續(xù)的實驗粗略測出了這種粒子的電荷量確實與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測是正確的。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱之為電子。密立根通過實驗發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的電荷量：e＝1.602×10－19C電子的質(zhì)量：m＝9.1×10－31kg二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中．2．粒子散射實驗(1)α粒子從放射性物質(zhì)(如鈾和鐳)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，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7300倍．（2）裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖所示．(3)實驗現(xiàn)象：①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)．②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)．③極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至有極個別α粒子被反彈回來．(4)實驗的注意事項①整個實驗過程在真空中進(jìn)行．②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過．③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一點就是金的原子序數(shù)大，α粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉(zhuǎn)明顯．3．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．4．原子的核式結(jié)構(gòu)模型對α粒子散射實驗結(jié)果的解釋按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，可以很容易地解釋α粒子的散射實驗現(xiàn)象．如圖所示．(1)當(dāng)α粒子穿過原子時，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．(2)只有當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，偏轉(zhuǎn)角才很大，而這種機(jī)會很少．(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會極少．原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的對比:核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲?正電荷集中在一個很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)三、原子核的電荷與尺度原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等,非常接近原子序數(shù)。原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成,原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。原子核的大?。涸拥陌霃綌?shù)量級為10-10m,原子核半徑的數(shù)量級為10-15m,原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬分之一,體積只相當(dāng)于原子體積的10-15?！季毩?xí)鞏固〗1．電子的發(fā)現(xiàn)說明（）A．原子是由原子核和電子組成的B．物質(zhì)是帶電的且一定帶負(fù)電C．原子可進(jìn)行再分D．原子核可再分〖答案〗C2．關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是（）A．陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的電子流C．陰極射線是某一頻率的電磁波D．陰極射線可以直線傳播，也可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)〖答案〗BD3．一只陰極射線管，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，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則（）A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．導(dǎo)線中的電流由B流向AC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)〖答案〗BC4．有一電子（電荷量為e）經(jīng)電壓為U0的電場加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場方向射入，且正好能穿過電場，求：（1）金屬板AB的長度；（2）電子穿出電場時的動能?！即鸢浮剑?）QUOTEd2U0U（2）QUOTEeU0+U25．提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是（）A．湯姆孫B．法拉第C．盧瑟福D．奧斯特〖答案〗C6．在用α粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的α粒子的運動情況是（）A．全部α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進(jìn)B．絕大多數(shù)α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回C．少數(shù)α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回D．全部α粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)〖答案〗B7．盧瑟福α粒子散射實驗的結(jié)果（）A．證明了質(zhì)子的存在B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．說明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上D．說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動〖答案〗C8．在α粒子散射實驗中，沒有考慮α粒子跟電子的碰撞，其原因是（）A．α粒子不跟電子發(fā)生相互作用B．α粒子跟電子相碰時，損失的能量極少，可忽略C．電子的體積很小，α粒子不會跟電子相碰D．由于電子是均勻分布的，α粒子所受電子作用的合力為零〖答案〗B9．盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（）A．原子的中心有個核，叫做原子核B．原子的正負(fù)電荷都均勻分布在整個原子中C．原子的全部正電