第十八章原子结构

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第十八章_原子结构_学案

十八章原子核18．1 电子的发现【学习目标】1.知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义．2．知道阴极射线及其产生方法，了解汤姆孙发现电子的研究方法．3．能熟练运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动问题．【重点难点】1.电子的发现过程．2．电子在电场和磁场中运动的有关计算．【易错问题】误认为气体压强越小辉光现象越明显．【自主学习】一、阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是_____．对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。

（1）电磁波说：代表人物，赫兹。

认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。

（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。

认为这种射线的本质是一种高速粒子流。

二、电子的发现1897年英国物理学家_______通过研究_________发现了电子；1910年美国物理学家_________通过著名的____实验精确测定了电子的电荷量．电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为__________C，电子的质量约为__________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的_______．【课堂达标】1．关于电子的发现者，下列说法正确的是( )A．英国的汤姆孙B．德国的普吕克尔C．德国的戈德斯坦D．美国的密立根2．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．物质中可能有电子，也可能没有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1836倍 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元3．关于电荷量下列说法不．正确的是( )A．电子的电量是由密立根通过油滴实验测得的 B．物体的带电量可以是任意值C．物体带电量的最小值为1.6×10－19C D．电子所带的电荷量称为元电荷4.图18－1－8如图18－1－8所示，在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将( ) A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转5．图18－1－9是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )图18－1－9A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴负方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向6．图18－1－10为示波管中电子枪的原理示意图．示波管内被抽成真空，A 为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U .电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出时的速度大小为v .下面的说法中正确的是( )图18－1－10A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v图18－1－117．如图18－1－11所示，光电管的阴极被某种频率的光照射后，能产生光电效应．阴极K 上的电子被激发逸出表面(初速度为零)，经加速电压U 加速后达到阳极A 上，并立即被A 吸收．若电子电荷量为e ，质量为m .则A 极在单位时间内所受的冲量为________．8.图18－1－12测量油滴带电荷量的装置如图18－1－12所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况．两金属板间的距离为d ，忽略空气对油滴的浮力和阻力．调节两金属板间的电势差u ，当u ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速运动，该油滴所带电荷量q 为多少？思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。

高中物理第十八章原子结构原子的核式结构模型课堂导引素材新人教选修

2 原子的核式结构模型互动课堂疏导引导1.α粒子散射实验（1909~1911年，英国，卢瑟福）（1）装置：放射源、金箔、显微镜、荧光屏，如图18-2-1.图18-2-1（2）实验过程：α粒子从铅盒射出，形成细射线打在金箔上，被散射的α粒子打在荧光屏上产生闪光，用可转动的显微镜从不同角度进行观察.（3）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°,有的几乎被“撞了回来”.如图18-2-2.图18-2-2（4）说明：①整个实验过程在真空中进行.②使用金箔的原因是由于金的延伸性好，可以做得很薄，可认为只有一层金原子；同时金的原子核的质量、电荷量也比较大.（5）实验分析：①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转.②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分.按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验矛盾.③实验现象说明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中的一个很小的核上.（6）实验意义：①否定了汤姆孙的原子结构模型.②提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级.2.原子核式结构模型（1）内容：原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.（2）原子核的大小数量级为10-15m，只相当于原子半径的十万分之一，体积只是原子体积的万亿分之一.说明：（1）在α粒子的散射实验中，为什么用金箔而不用铝箔.①金箔与铝箔相比，金的原子序数大，α粒子与金原子核间库仑力大，发生偏转时明显.②金的延展性比铝好，容易做成极薄的金箔，几乎可以做成单个原子排成的箔.（2）原子的核式结构描述中说全部正电荷和几乎全部质量都位于原子核内.这是因为原子是由原子核和核外电子构成的，原子核又由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，而核外电子带负电；同时中性原子核外电子数和核内质子数相同，而1个质子的质量约为1个电子质量的1 840倍，原子核内部是质子质量加上中子质量，故正确描述为几乎全部质量而不是全部质量.（3）核外电子数等于核内质子数，仅限于中性原子，对于带电离子，核外电子数和核内质子数不相等.活学巧用【例1】关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A.该实验在真空环境中进行B.带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C.荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D.荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光思路解析：该实验在真空中进行，带有荧光屏的显微镜可在水平面内移动，正对α粒子源发出的射线方向上的荧光屏上闪光多，其他方向上闪光少.答案：ABC【例2】关于卢瑟福的α粒子散射实验，下列说法正确的是…（）A.大部分α粒子穿过金属箔没有显著偏转B.所有α粒子穿过金属箔没有显著偏转C.只有少数α粒子穿过金属箔时发生偏转，最大偏转角可达180°D.大部分α粒子穿过金属箔时，发生折射偏向一边思路解析：本题考查α粒子散射实验的规律，只有在正确理解α粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项A、C.考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错.答案：AC【例3】卢瑟福α粒子散射实验的结果（）A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D.说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动思路解析：原子的有核模型即原子的核式结构，是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的.它肯定了原子核的存在,描述了原子的基本组成及电荷、质量的分布规律等.但它没有说明原子核外电子如何分布，也没有说明原子核内部的结构和运动.答案：C【例4】关于α粒子散射实验（）A.绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转B.α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C.α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大D.对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小思路解析：由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转.从α粒子的散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15~10-14m.由此可知A错，D正确.当α粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能减少.所以选项B、C都错.答案：D【例5】如图18-2-3所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上.则以下说法正确的是（）图18-2-3A.α粒子在A处的速度比在B处的速度小B.α粒子在B处的速度最大C.α粒子在A、C处的速度大小相等D.α粒子在B处速度比在C处速度小思路解析：由能量守恒定律可知，在A、B、C三点上，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能和动能均相同，则A、C两点速率相同；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B 点速度最小，D正确.答案：CD2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，以19.6m/的水平初速v 0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为450的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是A ．1sB ．2s C．3s D ．3s 2．如图所示，aefc 和befd 是垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的边界。

第十八章原子结构优化总结

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第十八章原子结构
－13.6 (2)当 n＝1 时，能量值为 E1＝ 2 eV＝－13.6 eV； 1 －13.6 当 n＝2 时，能量值为 E2＝ 2 eV＝－3.4 eV； 2 －13.6 当 n＝3 时，能量值为 E3＝ 2 eV＝－1.51 eV. 3 能发出光谱线分别为 3→2,2→1,3→1 共三种，能级图如图 18－1 所示．
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例2 第十八章原子结构
已知氢原子的电子轨道半径为 r1＝0.528×10 10 －13.6 m，量子数为 n 的能级的能量值为 En＝ 2 eV. n (1)求电子在基态轨道上运动的动能； (2)有一群氢原子处于量子数 n＝3 的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线； (3)计算这几种光谱线中最短的波长． (静电力常量 k＝9×109 N· 2/C2 ，电子电荷量 e＝ m －－ 1.6×10 19 C，普朗克常量 h＝6.63×10 34 J· s，真空中光速 c＝3.00×108 m/s)
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选修3-5原子结构整章知识点

选修3—5第十八章原子结构第一节电子的发现第二节原子的核式结构模型第三节氢原子光谱第四节玻尔的原子模型二. 知识内容（一）1. 阴极射线：阴极射线的本质是带负电的粒子流，后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。

2. 电子的发现：1897年英国的物理学家汤姆孙发现了电子，并求出了这种粒子的比荷。

（二）1. 汤姆孙的原子模型：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，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。

2. a粒子散射实验：（1）a粒子：a粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。

（2）实验现象：绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数a粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，也就是说它们几乎被“撞了回来”。

（3）卢瑟福核式结构模型：原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。

按照卢瑟福的理论，正电体被称为原子核，卢瑟福的原子模型因而被称为核式结构模型。

3. 原子核的电荷与尺度：（1）电荷：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。

（2）尺度：对于一般的原子核，核半径的数量级为10－16m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的。

（三）1. 光谱：（1）定义：把光按波长的大小分开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录。

即光谱。

（2）分类：光谱分为线状谱和连续谱。

（3）特征：线状谱是一条条分立的亮线；连续谱是一条连续的光带。

2. 原子光谱：（1）定义：各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，把这些亮线称为原子的特征谱线。

（2）光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，我们可以用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。

3. 氢原子光谱：巴耳末公式：，式中R是里德伯常量，其值为R=1.10×l07m－1，n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值。

高中物理第18章原子结构章末小结课件新人教选修35

相邻横线间的距离
带箭头的竖线
迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En
2.能级跃迁的几个问题原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几个方面的问题： (1)一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故B
错，D错。答案：AC
二、氢原子光谱问题
1．氢原子的能级图 (1)能级图如图所示。
(2)能级图中相关量意义的说明
相关量能级图中的横线横线左端的数字“1,2,3…” 横线右端的数字“－13.6，－3.40…” 表示意义表示氢原子可能的能量状态——定态表示量子数表示氢原子的能级表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小表示原子由较高能级向较低能级跃
点评：要使处于基态的氢原子电离，照射光的最小频率为 3.28×1015Hz，若照射光频率高于这一值，使氢原子电离后多余的能量转化为电子的动能。
触及高考
近几年高考对本章内容考查较少，考查重点是玻尔理论、
氢原子光谱及氢原子的能级结构和能级公式，有时单独考查，
有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题。
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-5
路漫漫其修远兮吾将上下而求索
第十八章原子结构
第十八章
章末小结
1
知识结构
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规律方法
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考题探析
3
触及高考

高中物理第十八章(原子结构)教案设计与知识点解析

高中物理第十八章（原子结构）教案设计与知识点解析18.1 电子的发现三维教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。

3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。

人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。

教学重点：阴极射线的研究。

教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。

教学方法：实验演示和启发式综合教学法。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。

教学过程：第一节电子的发现（一）引入新课很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。

这种认识一直统治了人类思想近两千年。

直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。

电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。

（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。

问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。

1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。

德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。

所以他把这种未知射线称之为阴极射线。

对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。

（1）电磁波说：代表人物，赫兹。

认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。

（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。

认为这种射线的本质是一种高速粒子流。

思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。

第十八章第二节原子的核式结构模型

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图18－2－1 －－
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第十八章原子结构
二、α粒子散射实验粒子散射实验 1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子：．粒子粒子，实质是失去两个电子的__________，粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，带两个单位正电荷质量为_______质量的 __________电荷，质量为氢原子质量的倍．电荷，质量的4倍 2．实验结果．绝大多数粒子穿过金箔后， (1)________α粒子穿过金箔后基本沿原方向前进． (1)________α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进． (2)_____ α粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于少数粒子发生大角度偏转粒子发生大角度偏转， 90°. ° 3．卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子粒子散射实验，．卢瑟福通过α粒子散射实验模型，建立了_________模型模型．模型，建立了核式结构模型．
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第十八章原子结构
4．实验注意事项． (1)整个实验过程需在真空中进行．整个实验过程需在真空中进行．整个实验过程需在真空中进行 (2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能粒子是氦核，粒子是氦核本身很小，金箔需很薄，粒子才能很容易穿过．很容易穿过． (3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子实验中用的是金箔而不是铝箔，实验中用的是金箔而不是铝箔序数大，粒子与金核间库仑力大偏转明显；粒子与金核间库仑力大，序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金箔．金的延展性好，容易做成极薄的金箔． (4)实验现象说明原子绝大部分是空的 (4)实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几实验现象说明原子绝大部分是空的，乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，粒子大角度散射是不可能的粒子大角度散射是不可能的．小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的． 5．实验意义． (1)否定了汤姆孙的原子结构模型．否定了汤姆孙的原子结构模型．否定了汤姆孙的原子结构模型 (2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数提出了原子核式结构模型，提出了原子核式结构模型量级．量级．

第十八章第一节电子的发现

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第十八章原子结构一、阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的电子粒子流，这些微观粒子是_____．二、电子的发现汤姆孙阴极射线 1897年英国物理学家_______通过研究_________发现了电子；1910年美国物理学家_________通过著名的密立根 ____实验精确测定了电子的电荷量．油滴电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为__________C，电子的质量约为 1.6×10－19 9.1×10－31 __________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的整数倍 _______．
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图18－1－2
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第十八章原子结构
【解析】 (1)由于阴板射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电． (2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里．
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【答案】
8.02×10－19 C
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第十八章原子结构
3．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是( ) A．测得了电子的电荷量 B．提出了电荷分布的量子化观点 C．为电子质量的最终获得作出了突出贡献 D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据答案：ABCD

人教版高中物理选修3-5第18章《原子结构》知识点总结

第十八章：原子结构一、研究进程汤姆孙（糟糕模型）→卢瑟福由α粒子散射实验（核式结构模型）→波尔量子化模型 →现代原子模型（电子云模型）二、α 粒子散射实验a 、实验装置的组成：放射源、金箔、荧光屏b 、实验的结果：绝大多数α 粒子基本上仍沿原来的方向前进，少数 α 粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，甚至超过了90o 。

C 、卢瑟福核式结构模型内容：①在原子的中心有一个很小的原子核，②原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，③带负电的电子在核外空间里旋转。

原子直径的数量级为m 1010-，而原子核直径的数量级约为m 1015-。

c 、卢瑟福对实验结果的解释电子对α粒子的作用忽略不计。

因为原子核很小，大部分α粒子穿过原子时离原子核很远，受到较小的库仑斥力，运动几乎不改变方向。

极少数α粒子穿过原子时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。

d 、核式结构的不足认为原子寿命的极短；认为原子发射的光谱应该是连续的。

三、氢原子光谱1、公式：)11(122n m R -=λ m=1、2、3……，对于每个m ，n=m+1,m+2,m+3…… m=2时，对应巴尔末系，其中有四条可见光，一条红色光、一条是蓝靛光、另外两条是紫光。

2、线状光谱：原子光谱（明线光谱）是线状光谱，比如霓虹灯发光。

3、吸收光谱（主要研究太阳光谱）：吸收光谱是连续光谱背景上出现不连续的暗线。

吸收谱既不是线状谱又不是带状光谱（连续光谱）4、实验表明：每种原子都有自己的特征谱线。

（明线光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，只是通常在吸收光谱中的暗线比明线光谱中的两线要少一些）5、光谱分析原理：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。

6、连续光谱（带状光谱）：炽热的固体、液体或高压气体的光谱是连续光谱。

三、波尔模型1、电子轨道量子化r=n 2r 1 ， r 1=0.053nm ——针对原子的核式结构模型提出。

电子绕核旋转可能的轨道是分立的。

SCY-选修3-5(第十八章)知识点归纳及例题解析

第十八章：原子结构知识框架：第1节：电子的发现一．阴极射线阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是电子．二．电子的发现1.1897年英国物理学家汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子（注意电场与磁场对带电粒子流的作用力）2.1910年美国物理学家密立根通过著名的油滴实验实验精确测定了电子的电荷量．电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为__________C，任何带电体所带电量只能是电子电量的整数倍．（根据电子的比荷是q/m，可算出电子的质量约为__________kg.）3.密立根油滴实验的科学意义：①.测得了电子的电子的电荷量；②.提出来电荷分布的量子化观点电子例题：（3-5第50页3、4题）3．一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m34.测定电子荷质比（电荷q与质量m之比q/m）的实验装置如图所示．真空玻璃管内，阴极K发出的电子，经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域．若两极板C、D间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间加上电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O点．现已知极板的长度l=5.00cm，C、D间的距离d=l.50cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm，U=200V，P点到O点的距离y==3.0cm；B=6.3×10-4T．试求电子的荷质比．（不计重力影响）．解析：没有加磁场时，电子进入平行板电容器极板间做类平抛运动，由牛顿第二定律和运动学公式可推导出垂直于极板方向的位移，电子离开极板区域后做匀速直线运动，水平方向的速度等于电子刚进入极板间的初速度，求出匀速直线运动的时间，即可求出P点离开O点的距离．加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，说明电子通过平行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等，即可得到电子进入极板时的初速度，联立可求出比荷．(电子的荷质比为1.6×1011 C/kg．)第2节：原子的核式结构模型一．汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，称为西瓜模型或枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验实验否定了．二．α粒子散射实验1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是氦的原子核。

高中物理第18章原子结构课件新人教版选修3-5

本章的重点是原子的核式结构及氢原子的能级跃迁。本章的难点是人类研究微观世界的方法、原子的能级跃迁。
学法指导
1.学习本章时要注意沿着历史的足迹，了解和认识人类发现电子、原子结构探索的过程，体会科学家研究问题的方法精髓：大胆猜想，设计实验检验的科学思维方法，了解原子结构理论在现代科学技术中的应用。
2．要理解 α 粒子散射实验，对 α 粒子散射实验的实验装置、怎样观察实验现象都要十分清楚。可采用逆向思维，结合原子的核式结构模型来加深理解实验中绝大多数 α 粒子不发生偏转，少数 α 粒子发生较大角度偏转，极少数 α 粒子偏转角度超过 90子模型是两个重要的原子模型，知道它们的相同点在于带正电的核处在圆心上，电子绕核做经典的圆周运动。不同点是玻尔引入了量子化，认为电子的轨道半径和能量值是不连续的。
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-5
路漫漫其修远兮吾将上下而求索
第十八章原子结构
1 情景切入 2 知识导航 3 学法指导
情景切入
世界是物质的。物质是绚丽多彩的：火红的太阳，蔚蓝的大海。还有一些物质是肉眼无法感知到的。物质是有结构的，组成物质的原子可以再分吗？它有什么样的结构呢？道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等物理学家心目中的原子是什么样的呢？学了本章内容，你就能回答以上问题了。
知识导航
本章内容以人们认识微观世界的过程为线索，介绍了历史上著名的实验及根据实验得出的关于电子的发现、原子结构、原子光谱和激光的产生的基础知识。
本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介绍了电子及原子结构的发现、发展过程。第二单元(第3～4节)主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。
4．结合能级图深刻理解氢原子能级跃迁问题，知道原子跃迁的条件是光子能量符合两个轨道之间的能量差。知道电离是一种特殊的跃迁。会结合能级图计算氢原子跃迁时释放或吸收光子的频率。

高中物理第十八章原子结构原子的核式结构模型教材梳理素材新人教选修

2 原子的核式结构模型疱丁巧解牛知识·巧学一、汤姆孙原子模型当时，无法直接通过实验探测原子内部的奥秘，汤姆孙运用经典力学的理论，根据电荷之间的作用力与距离的平方成反比进行了大量计算，以求证电子稳定分布应处的状态，他认为，既然电子那么小，又那么轻，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置(图18-2-1).电子图带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性.如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态，电子在它们的平衡位置附近做简谐运动，可以发射或吸收特定频率的电磁波.汤姆孙原子结构模型图18-2-1模型可以帮助我们理解一些无法直接观察的事物.一个好的原子模型应该能够解释所有的关于原子和物体的信息.当获得越来越多的信息时，模型也会慢慢改变.联想发散汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实所否定.不过它的意义却极其深远，电子的发现使我们认识到原子是有结构的，并用汤姆孙的原子模型可以粗略解释原子发光问题，为我们揭开了原子结构的研究的帷幕.二、α粒子的散射实验1909—1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现.1.实验装置整个实验在真空中进行，高速的α粒子流垂直射到很薄的金箔上，由于受到金原子中带电微粒的库仑力的作用，一些α粒子通过金箔后必然会改变原来的运动方向，产生偏转.当α粒子穿过金箔后，打在荧光屏上闪光，然后通过显微镜观察，如图18-2-2所示.图18-2-2联想发散整个实验过程在真空中进行.α粒子后来被证明是氦原子核，带正电，由两个中子和两个质子组成，其质量约为电子的7 300倍.金箔很薄，α粒子很容易穿过.2.实验现象与结果α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°.α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变.但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象，卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型.学法一得原子的结构就像一个“黑箱”里面的信息是无法直接获取的.研究黑箱问题的一般方法是有目的地向黑箱输入一些信息，观测黑箱反馈回来的输出信息，进而推断出黑箱内的结构和运行机制.三、原子的核式结构的提出1.推理过程卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象，如图18-2-3所示.图18-2-3按照这个模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转.2.核式结构模型在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转.原子内部是十分“空旷”的.原子直径的数量级为10-10m，原子核直径的数量级为10-15m，两者相差十万倍，而体积的差别就更大了，若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就像足球场中的一粒米.深化升华原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的.电子绕着原子核旋转所需向心力就是核对它的库仑引力.3.大多数α粒子都是“侵入”金原子核和电子之间的空间里，它们受到的库仑力很小，运动方向的改变也就很小.只有极少数的α粒子会非常接近金原子核，这时它们之间强烈的斥力就迫使α粒子发生较大的偏转，甚至被弹回.误区提示不要认为α粒子与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果.4.从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10-15—10-14m，原子大小的数量级为10-10m.学法一得学习时注意把实验结果与核式结构模型的内容之间建立联系，避免机械记忆. 四、原子核的电荷与尺度原子核的电荷数等于核外电子数，接近于原子序数，原子核大小的数量级为10-15m，原子大小数量级为10-10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”.典题·热题知识点一卢瑟福α粒子散射实验例1 卢瑟福α粒子散射实验的结果( )A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动解析：该题要考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献.只要考生了解α粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，不难得出正确答案.α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子.答案：C方法归纳α粒子散射实验是物理学发展史上的一个重要的实验，它的实验结果使人们关于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆孙原子结构的葡萄干面包模型，导致了卢瑟福核式结构模型的确立，教材中关于α粒子散射实验装置和实验方法的描述十分详尽，对实验结果的说明层次非常清楚：绝大多数α粒子穿过，基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转.关于这种重要的实验要记住.例2 α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是( )A.α粒子与原子核外电子碰撞B.α粒子与原子核发生接触碰撞C.α粒子发生明显衍射D.α粒子与原子核的库仑斥力作用解析：本题考查α粒子散射实验，α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的，A项错误.由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力，B项错误，D项正确. 答案：D方法归纳卢瑟福提出的原子核式结构正是建立在α粒子散射实验的基础上的.绝大多数α粒子不发生偏转，这说明原子的内部非常空旷.少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°，这是α粒子与原子核带正电的库仑斥力的作用，这说明原子中正电荷都集中在一个很小的区域内，α粒子穿过单个原子时，才有可能发生大角度的散射.知识点二α粒子散射实验与电场、电势能等知识的综合例3 如图18-2-4所示，在α粒子散射实验中，α粒子穿过某一金属原子核附近的示意图，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是( )图18-2-4A.α粒子在A处的速度比B处的速度小B.α粒子在B处的动能最大，电势能最小C.α粒子在A、C两处的速度大小相等D.α粒子在B处的速度比在C处的速度要小解析：α粒子由A经B运动到C，则由于受到库仑斥力的作用，α粒子先减速后加速，所以A项错误，D项正确.库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B项错误.AC处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，速度大小不变，C项正确.答案：CD巧妙变式若α粒子穿过某一带负电的点电荷附近，则运动情况又如何呢？(若α粒子穿过某一带负电的点电荷附近，由于受到库仑引力的作用，则α粒子一直向负点电荷靠近，最后落在上面，发生中和，则在此过程中库仑引力做正功，动能增大，电势能减小.)例4 已知电子质量为9.1×10-31 kg ，带电量为-1.6×10-19 C ，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为 0.53×10-10 m 时，求电子绕核运动的速度、频率、动能和等效的电流强度.解析：电子绕原子核做匀速圆周运动，电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力.由向心力公式可求出速度和周期，继而再求出频率、动能、等效电流强度.根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力.可知： k 202r e =m 02r v v=e m r k 0=1.6×10-19×31-10-9109.1100.53109⨯⨯⨯⨯m/s=2.18×106 m/s 而v=2πfr 0即f=02r v π=10-6100.533.142102.18⨯⨯⨯⨯Hz=6.55×1015 Hz E k =21mv 2=21·02r ke =21×10-29100.5319)-10(1.6109⨯⨯⨯⨯J=2.16×10-8 J 设电子运动周期为T ，则 T=V r 02π=6-10102.18100.533.142⨯⨯⨯⨯ s=1.5×10-16 s 电子绕核的等效电流强度： I=t q =T e =16--191015101.6⨯⨯A=1.7×10-3 A. 方法归纳本题通过构建理想的物理模型，综合考查匀速圆周运动、电场力和电流强度等知识.知识点三 α粒子与动量守恒定律、能量恒定律综合例5 1909—1911年英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用α粒子轰击金箔的实验.发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；少数α粒子却发生了较大角度的偏转；极少数α粒子偏转角度超过了90°；有的甚至被弹回，偏转角几乎达到了180°.这就是α粒子散射实验.为了解释这个结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.请你利用α粒子散射实验结果估算原子核的大小(保留一位有效数字).(下列公式或数据为已知：点电荷的电势U=kQ/r,k=9.0×109 Nm 2/C 2，金原子序数79，α粒子质量m α=6.64×10-27 kg ，α粒子速度v=1.6×107 m/s ，电子电量e=1.6×10-19 C.解析：由于是估算，我们可以取极少数被弹回的α粒子为研究对象.当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小约等于金原子核的半径.利用能量转化与守恒定律进行计算.对于极少数被弹回的α粒子，受到很强的排斥力，可以认为它几乎接近原子核；它先做减速运动，当速度减为0后，反向加速.当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小，约等于金原子核的半径；此过程中α粒子的动能转化为电势能.21m αv 2=r keQ ,解得：r=22v m keQ 代入数据解得：r=4×10-14m.巧解提示将α粒子靠近金原子核类比为B 物体连接一弹簧静止在光滑水平面上，并与一墙相靠，A 以v 0的速度冲向B.A 先做减速，当速度减为0时，反向加速.当A 的速度减为0时，A 、B 间距离最小，A 的动能转化为弹性势能.两个带电粒子只在电场力作用下的相对运动，与碰撞中的弹簧模型相似，只有电场力做功系统动能与电势能的总和保持不变.处理这类问题常用动量守恒定律、能的转化与守恒，有时还需结合牛顿运动定律.图18-2-5问题·探究思想方法探究问题原子物理学研究的是微观现象，比较抽象.通过原子核结构的探索过程，总结研究微观世界的方法？探究过程：微观世界的原子和原子核的结构无法直接通过实验直接观察到，只能依据实验现象，通过科学的思维和研究方法进行间接研究原子核的微观结构.即由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.探究结论:由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.。