高中物理第18章原子結構1電子的發(fā)現(xiàn)2原子的核式結構模型課件新人教選修.pptx

1、第十八章,1電子的發(fā)現(xiàn) 2原子的核式結構模型,學習目標 1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，知道電子的電荷量和比荷. 2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊含的科學思想，領會電子的發(fā)現(xiàn)對揭示原子結構的重大意義. 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構模型的主要內容，能說出原子核的數(shù)量級.,內容索引,知識探究,題型探究,達標檢測,知識探究,一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn),1.在如圖1所示的演示實驗中，K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽極.K和A之間加上近萬伏的高電壓后，管端玻璃壁上能觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說明了什么問題？,圖1,答案能看到

2、玻璃壁上淡淡的熒光及管中物體在玻璃壁上的影，這說明陰極能夠發(fā)出某種射線，并且撞擊玻璃引起熒光.,答案,2.人們對陰極射線的本質的認識有兩種觀點，一種觀點認為是一種電磁波，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(電場)方向射入之后發(fā)生了偏轉，則該射線是由帶電微粒組成的.,答案,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.電子的發(fā)現(xiàn) 讓陰極射線分別通過電場或磁場，根據(jù) 情況，

3、證明了它的本質是 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 ，電子質量me .,湯姆孫,偏轉,帶負電,1.61019 C,9.11031 kg,判斷下列說法的正誤. (1)陰極射線在真空中沿直線傳播.() (2)英國物理學家湯姆孫認為陰極射線是一種電磁輻射.() (3)組成陰極射線的粒子是電子.() (4)電子是原子的組成部分，電子電荷量可以取任意數(shù)值.(),二、粒子散射實驗,如圖2所示為1909年英籍物理學家盧瑟福指導他的學生蓋革和馬斯頓進行粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課本，回答以下問題：,圖2,(1)什么是粒子？,答案粒子( He)

4、是從放射性物質中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質是失去兩個電子的氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的4倍、電子質量的7 300倍.,(2)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？,答案粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的粒子. 帶熒光屏的放大鏡：觀察粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光. 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動，以統(tǒng)計向不同方向散射的粒子的數(shù)目.,(3)實驗現(xiàn)象如何？,答案粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金

5、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，偏轉的角度甚至大于90.,(4)少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？,答案粒子帶正電，粒子受原子中帶正電的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射.,1.粒子散射實驗裝置由 、 、 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，偏轉的角度甚至大于 . 3.粒子散射實驗的結果用湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋.,粒子源,金箔,帶有熒光屏的放大鏡,真空,原來,大角度,90,判斷下列說法的正誤. (1)粒子散射實驗證明了湯姆孫的原子模型是符合事實的.()

6、(2)粒子散射實驗中大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉或反彈.() (3)粒子大角度的偏轉是電子造成的.() (4)粒子帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的四倍.(),答案,三、原子的核式結構模型原子核的電荷與尺度,1.原子中的原子核所帶電荷量有何特點？,答案原子核帶正電，所帶電荷量與核外電子所帶的電荷量相等.,2.核式結構模型是如何解釋粒子散射實驗結果的？,答案由于原子核很小，大多數(shù)粒子穿過金箔時都離核很遠，受到的斥力很小，它們的運動方向幾乎不改變. 只有極少數(shù)粒子有機會與原子核接近，受到原子核較大的斥力而發(fā)生明顯的偏轉.,1.核式結構模型：1911年由盧瑟福提出.在原子中心有一個很小的核，叫

7、.它集中了全部的 和幾乎全部的 ， 在核外空間運動. 2.原子核的電荷與尺度,原子核,正電荷,質量,電子,核外電子數(shù),質子,中子,A,10-10 m,10-15 m,判斷下列說法的正誤. (1)盧瑟福的核式結構模型認為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運動.() (2)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù).() (3)對于一般的原子，由于原子核很小，所以內部十分空曠.(),答案,題型探究,一、對陰極射線的認識,例1(多選)下面對陰極射線的認識正確的是 A.陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光粉而產(chǎn)生的 B.只要陰陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產(chǎn)生 C.陰極射線是真空玻璃管內由陰

8、極發(fā)出的射線 D.陰陽兩極間加有高壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力 作用而脫離陰極,答案,解析,解析陰極射線是真空玻璃管內由陰極直接發(fā)出的射線，故A錯誤，C正確； 只有當兩極間有高壓且陰極接電源負極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，故B錯誤，D正確.,圖3,圖4,例2在再現(xiàn)湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖5所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑.若在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的

9、磁感應強度為B的勻強磁場(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向上偏轉，偏轉角為，試解決下列問題：,圖5,(1)說明陰極射線的電性.,答案,解析,答案負電,解析由于陰極射線在電場中向下偏轉，因此陰極射線受電場力方向向下，又由于勻強電場方向向上，則電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電.,(2)說明圖中磁場沿什么方向.,答案,解析,答案垂直紙面向外,解析由于所加磁場使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與電場力平衡，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向外.,(3)根據(jù)L、E、B和，求出陰極射線的比荷.,答案,解析,解決帶電粒子在電場中運動的三個步驟 (1)確定研究對象，并

10、根據(jù)題意判斷是否可以忽略帶電粒子的重力. (2)對研究對象進行受力分析，必要時要畫出力的示意圖；分析判斷粒子的運動性質和過程，畫出運動軌跡示意圖. (3)選用恰當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.,三、對粒子散射實驗的理解,1.實驗現(xiàn)象 (1)絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進. (2)少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉. (3)極少數(shù)粒子偏轉角度超過90，有的幾乎達到180. 2.理解 (1)核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變. (2)湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射.,(3)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用. (

11、4)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質量、電荷量都集中在體積很小的核內.,例3如圖6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 A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時 間內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靶，觀察到的實驗結果基 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,圖6,答案,解析,解析粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子

12、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.,解決這類問題的關鍵是理解并熟記以下兩點： (1)明確實驗裝置中各部分的組成及作用. (2)弄清實驗現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”和“極少數(shù)”粒子的運動情況及原因.,四、原子的核式結構分析 1.原子內的電荷關系：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). 2.原子核的組成：原子核由質子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質子數(shù). 3.原子的核式結構模型對粒子散射實驗結果的解釋： (1)當粒子穿過原子時，

13、如果離核較遠，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)粒子不發(fā)生偏轉.,(2)只有當粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉，而這種機會很少，所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉. (3)如果粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎達到180，這種機會極少，如圖7所示，所以極少數(shù)粒子的偏轉角度甚至大于90.,圖7,例4(多選)下列對原子結構的認識中，正確的是 A.原子中絕大部分是空的，原子核很小 B.電子在核外運動，庫侖力提供向心力 C.原子的全部正電荷都集中在原子核里 D.原子核的直徑大約為1010 m,答案,解析

14、盧瑟福粒子散射實驗的結果否定了關于原子結構的湯姆孫模型，提出了關于原子的核式結構學說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級為1015 m，原子直徑的數(shù)量級為1010 m，原子直徑是原子核直徑的十萬倍，所以原子內部是十分“空曠”的，核外帶負電的電子由于受到帶正電的原子核的吸引而繞核旋轉，所以A、B、C正確，D錯誤.,解析,達標檢測,1.(多選)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 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.湯姆孫并未精確得出陰極射線粒子的電荷量,1,2,3,答案,解析,4,解析陰極射線實質上就

15、是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側，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. 最早精確測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，D正確.,1,2,3,4,2.(多選)關于粒子散射實驗，下列說法正確的是 A.在實驗中，觀察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來 的方向前進，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉 B.使粒子發(fā)生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當粒子接近 核時，是核的斥力使粒子發(fā)生明顯偏轉；當粒子接近電子時，是電 子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉 C.實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積極小的一部分 D.實驗表明：原子中心的核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質量,1,2,3,答案,4,