新2015_2016学年高中物理18.1、2电子的发现原子的核式结构模型学案新人教版选修3_5

1 电子的发现

2 原子的核式结构模型

[目标定位] 1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量和比荷.2.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容.3.能说出原子和原子核大小的数量级．

一、阴极射线

1．实验：如图18－1、2－1所示，

图18－1、2－1

真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，接感应线圈的负极，A是金属环制成的阳极，在K、A间加近万伏的高电压，可观察到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影．

2．阴极射线：荧光的实质是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线．

二、电子的发现

1．让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流，并求出其比荷．

2．密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷．电子电荷量一般取e＝1.6×10－19__C，电子质量m e＝9.1×10－31__kg．

想一想电子发现的重大意义是什么？

答案电子是人类发现的第一个比原子小的粒子．电子的发现，打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构．从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代．

三、α粒子散射实验

1．α粒子

从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍．

2．实验结果

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进．少数α粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于90°. 3．卢瑟福的核式结构模型

1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．

四、原子核的电荷与尺度

1．原子内的电荷关系

各种元素的原子核的电荷数与原子内含有的电子数相等，非常接近它们的原子序数．

2．原子核的组成

原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就等于原子核中的质子数．

3．原子核的大小

对于一般的原子核，实验确定的原子核半径R的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m．因而原子内部十分“空旷”．

一、探究电子发现的历程

1．真空玻璃管两极加上高电压→玻璃管壁上发出荧光

2．德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线．

3．猜想

(1)阴极射线是一种电磁辐射．

(2)阴极射线是带电微粒．

4．英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转．

5．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量．

例1汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )

A．电子是原子核的组成部分

B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的

C．电子电荷量的数值约为1.602×10－19 C

D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷

答案BC

解析电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的．电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比．

二、对α粒子散射实验的理解

1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图18－1、2－2所示．

图18－1、2－2

2．现象：(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．

(2)少数α粒子发生较大的偏转．

(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.

3．注意事项：(1)整个实验过程在真空中进行．

(2)α粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．

4．汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射

图18－1、2－3

例2如图18－1、2－3为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是( )

A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多

B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些

C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光

答案ABC

解析在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故D错，B、C对．借题发挥解决α粒子散射实验问题的技巧

(1)熟记装置及原理．

(2)理解建立核式结构模型的要点．

①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．

②汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．

③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用．

④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内．

针对训练1 (2013·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )

答案 C

解析α粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对．

三、卢瑟福原子核式结构模型

1．内容：在原子中心有一个很小的核，叫原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转．

2．对α粒子散射实验结果的解释

(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转．

(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．