人教版高中物理选择性必修第3册 第四章 原子结构和波粒二象性 3 原子的核式结构模型(可编辑PPT)

1 | 电子的发现
阴极射线带电性质的判断方法 方法一:在阴极射线所经区域加上电场,通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电 场的情况确定阴极射线带电的性质。 方法二:在阴极射线所经区域加一磁场,根据亮点位置的变化和左手定则确定阴极 射线带电的性质。
J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况判定,它的本质是 带负电的粒子流,并由实验测得阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍,后 组成阴极射线的粒子被称为电子。
库仑斥力 ,发生大角度散射。这个情况如下
α粒子散射图景
3 | 原子核的电荷与尺度
(1)各种元素的原子核的电荷数,即原子内的 电子数 。 (2)原子核是由 质子 和 中子 组成的,原子核的电荷数就是核中的 质子数 。 (3)对于一般的原子核,实验确定的核半径的数量级为10-15 m,而整个原子半径的数 量级是10-10 m,两者相差 十万 倍之多。可见原子内部是十分“ 空旷
问题 1.太阳系中心的太阳与原子内部结构的哪一部分相对应? 提示:太阳系中心的太阳与原子内部的原子核相对应。在原子的中心,有一个很小 的核,叫作原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。 2.太阳系中的行星与原子内部结构的哪一部分相对应? 提示:太阳系中的行星与原子内部的电子相对应。带负电的电子在核外空间运动, 就像行星绕太阳运转一样。 3.卢瑟福的核式结构模型是最科学的吗? 提示:卢瑟福的核式结构模型是比J.J.汤姆孙的“枣糕模型”更科学的模型,但不是 最科学的模型,随着人们认识水平的不断提高,对原子结构的认识也在不断更新。
第四章 原子结构和波粒二象性
3 原子的核式结构模型
1.知道阴极射线,了解电子的发现过程,知道电子的电荷量。 2.了解α粒子散射实验装置和实验现象,了解卢瑟福的实验和科学方法,培养抽象思 维能力。 3.知道卢瑟福的原子核式结构模型,会解释α粒子散射实验现象。 4.知道原子核的电荷与尺度。
1 | 电子的发现 1.阴极射线 (1)产生阴极射线的装置 由① 阴极K 发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片 平行的金属板D1、D2之间的空间,到达右端带有标尺的荧光屏上。
α粒子散射的实验装置示意图 (3)当α粒子打到金箔时,由于金原子中的带电粒子对α粒子有 库仑力 的作用, 一些α粒子的运动方向改变,也就是发生了α粒子的散射。 3.α粒子散射实验现象 (1)绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍 沿原来 的方向前进。 (2)少数α粒子发生了 大角度 的偏转。
(3)极少数偏转的角度甚至 大于90° ,也就是说,它们几乎被“撞了回来”。
氢原子 质量的4倍、 电子 质量的7 300倍。 (2)如图所示,α粒子源R是被铅块包围的,它发射的α粒子经过一条细通道,形成一束 射线,打在金箔F上。显微镜M带有荧光屏S,可以在水平面内转到不同的方向对散 射的α粒子进行观察。被散射的α粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生。通过显 微镜观察闪光就可以记录在某一时间内向某一方向散射的α粒子数。从α粒子放射 源到荧光屏这段路程处于真空中。
4.对α粒子散射实验的解释
(1)大角度的偏转不可能是
电子 造成的,因为它的质量只有α粒子的 1 。J.
7 300
J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。
(2)核式结构模型
1911年,卢瑟福设想:原子中带正电部分的体积 很小 ,但几乎占有 全部质量 ,
电子在正电体的外面运动。正电体的尺度是很小的,称为 原子核 。卢瑟福的
卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射实验的分析 (1)分布情况:原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内,原子中绝大部分 是空的。 (2)受力情况 ①少数α粒子靠近原子核时,受到很强的库仑斥力; ②大多数α粒子离原子核较远,受到的库仑斥力较小。 (3)偏转情况 ①绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小); ②少数α粒子发生大角度偏转,甚至被弹回; ③如果α粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180°,这种机会极少。
J.J.汤姆孙的气体放电管的示意图 (2)产生阴极射线的机理 管中残存气体分子中的正负电荷在② 强电场 的作用下被“拉开”(即气体分
子被③ 电离 ),正电荷(即正离子)在电场加速下撞击④ 阴极 ,于是阴极释放
更多⑤ 粒子流 ,形成了阴极射线。
2.电子的发现
(1)J.J.汤姆孙根据阴极射线在⑥ 电场 和⑦ 磁场 中的偏转情况断定,它的本 质是带负电的粒子流,并求出了这种粒子的比荷。
(3)电子的质量:me=9.109
383
56×10-31
kg,质子质量与电子质量的比值为 mp
me
=1
836。
2 | 原子的核式结构模型
1.J.J.汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型” 原子是一个 球体 ,正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内,电子镶嵌其中。 2.α粒子散射实验 (1)α粒子是从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子,质量为
6.卢瑟福否定了J.J.汤姆孙的原子模型,建立了原子核式结构模型。 ( √ ) 提示:J.J.汤姆孙的原子模型不能解释α粒子散射实验,卢瑟福建立了原子核式结构 模型。 7.原子的质量几乎全部集中在原子核上。 ( √ ) 提示:原子核集中了几乎全部原子的质量。 8.原子中所有正电荷都集中在原子核内。 ( √ ) 提示:原子中,只有原子核内的质子带正电荷。
原子模型因而称为核式结构模型。
(3)卢瑟福对α粒子散射实验的解释
当α粒子接近原子时, 电子 对它的影响可以忽略,但是,正电体对它的作用就
不同了。因为正电体很小,当α粒子进入原子区域后,大部分离正电体 很远 , 受到的库仑斥力很小,运动方向几乎不改变。只有极少数α粒子在穿过时距离正电
体 很近 ,因此受到很强的 图所示。
2 | 原子的核式结构模型与原子核的组成
情境 J.J.汤姆孙发现电子后建立了“枣糕模型”。卢瑟福根据α粒子散射实验推 翻了“枣糕模型”,建立了核式结构模型。在探究原子内部结构的过程中,卢瑟福 说:“我知道了,原子到底是什么样的,……可以将它想象成一个小的太阳系。”
J.J.汤姆孙的枣糕模型
原子的核式结构模型
”的。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.阴极射线实际上是高速运动的电子流。 ( √ ) 提示:阴极射线带负电,实际上是高速运动的电子流。 2.电子的电荷量是J.J.汤姆孙首先精确测定的。 ( ✕ ) 提示:电子的电荷量是密立根首先精确测定的。 3.电子是原子的组成部分,电子电荷量可以取任意数值。 ( ✕ ) 4.α粒子大角度的偏转是电子造成的。 ( ✕ ) 提示:α粒子大角度的偏转是原子核造成的。 5.α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。 ( ✕ ) 提示:α粒子散射实验中少数α粒子发生了大角度偏转或反弹。
(2)用⑧ 不同材料 的阴极做实验,所得⑨ 比荷 的数值都相同。
(3)结论:阴极射线粒子带负电,其电荷量的大小与氢离子⑩ 大致相同 ,而质量比 氢离子 小得多 ,后来组成阴极射线的粒子被称为电子。
3.电子的电荷量及电荷量子化
(1)电子电荷量:电子电荷的精确测定是在1909~1913年间由 密立根 通过著名的 “ 油滴实验 ”做出的。目前公认的电子电荷e的值为e=1.602 176 634×10-19 C。 (2)电荷是 量子化 的,即任何带电体的电荷只能是e的 整数倍 。