人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：4 3 原子的核式結(jié)構(gòu)模型

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〖學(xué)習目標〗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?！贾R梳理〗一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為。2．湯姆孫的探究方法及結(jié)論(1)根據(jù)陰極射線在和中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。(2)換用的陰極做實驗，所得比荷的數(shù)值都，是氫離子比荷的近兩千倍。(3)結(jié)論：陰極射線粒子帶負電，其電荷量的大小與氫離子，而質(zhì)量比氫離子，后來組成陰極射線的粒子被稱為。3．湯姆孫的進一步研究湯姆孫又進一步研究了許多新現(xiàn)象，證明了是原子的組成部分。4．電子的電荷量及電荷量子化(1)電子電荷量：1910年前后由通過著名的得出，電子電荷的現(xiàn)代值為e＝。(2)電荷是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是。(3)電子的質(zhì)量：me＝9.10938356×10－31kg，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比eq\f(mp,me)＝。說明：陰極射線實質(zhì)是帶負電的電子流。二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．α粒子散射實驗(1)湯姆孫原子模型湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個，彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，鑲嵌在球中。(2)α粒子散射實驗①實驗裝置：α粒子源、、放大鏡和。②實驗現(xiàn)象：a.絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后的方向前進。b.少數(shù)α粒子發(fā)生了的偏轉(zhuǎn)。c.極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角，甚至有極個別α粒子被反彈回來。③實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了模型。2．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型核式結(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。它集中了原子全部的和幾乎全部的，在核外空間運動。三、原子核的電荷與尺度電荷數(shù)與核外相等原子核由和組成，核電荷數(shù)等于原子半徑數(shù)量級，原子核半徑數(shù)量級說明：原子半徑與原子核半徑相差十萬多倍，因此原子內(nèi)部是十分“空曠”的。自我檢測1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)陰極射線撞擊玻璃管壁會發(fā)出熒光。 ()(2)電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的。 ()(3)α粒子散射實驗中，大多數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈。 ()(4)原子中所有正電荷都集中在原子核內(nèi)。 ()2．(多選)關(guān)于電荷的電荷量下列說法正確的是()A．電子的電荷量是由密立根油滴實驗測得的B．物體所帶電荷量可以是任意值C．物體所帶電荷量最小值為1.6×10－19CD．物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍3．(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個位置時觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是()A．放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C．放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)要比A位置少很多D．放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光〖重難點〖解析〗〗知識點一：電子的發(fā)現(xiàn)1．對陰極射線本質(zhì)的認識——兩種觀點(1)電磁波說，代表人物——赫茲，他認為這種射線是一種電磁輻射。(2)粒子說，代表人物——湯姆孫，他認為這種射線是一種帶電粒子流。2．陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法(1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點的變化和電場的情況確定帶電的性質(zhì)。(2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)亮點位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)。3．實驗結(jié)果根據(jù)陰極射線在電場中和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж撾姟?．帶電油滴的電荷量都等于某個最小電荷量的整數(shù)倍，從而證實了電荷是量子化的，并求得了其最小值即電子所帶的電荷量e?！祭?〗如圖所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置。當極板P和P′間不加偏轉(zhuǎn)電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點偏離到O′點，O′點到O點的豎直距離為d，水平距離可忽略不計；此時在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度，當其大小為B時，亮點重新回到O點。已知極板水平方向長度為l1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為l2。(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大??；(2)推導(dǎo)出電子比荷的表達式。規(guī)律方法：巧妙運用電磁場測定電子比荷(1)當電子在復(fù)合場中做勻速直線運動時，qE＝qvB，可以測出電子速度的大小。(2)電子在熒光屏上的落點到屏中心的距離等于電子在電場中的偏轉(zhuǎn)位移與電子出電場到屏之間的傾斜直線運動偏轉(zhuǎn)位移的和。針對練習1．如圖所示，從正離子源發(fā)射的正離子經(jīng)加速電壓U加速后進入相互垂直的勻強電場E和勻強磁場B中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn)，要使此離子沿直線穿過電場，則下列說法正確的是()A．增大電場強度E B．減小磁感應(yīng)強度BC．減小加速電壓U，增大電場強度E D．適當?shù)丶哟蠹铀匐妷篣2．(多選)英國物理學(xué)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(cè)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．湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量知識點二：對α散射實驗的理解1．裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖所示。2．現(xiàn)象及解釋(1)絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進。大多數(shù)α粒子離金原子核較遠。(2)少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的α粒子是由于離金原子核較近，庫侖斥力較大。(3)極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎達到180°。正對或基本正對著金原子核入射的α粒子在庫侖斥力作用下先減速至較小速度然后反向加速遠離金原子核。3．實驗的注意事項(1)整個實驗過程在真空中進行。(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?！祭?〗在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中符合實驗事實的是()針對練習3．(多選)關(guān)于α粒子散射實驗，下列說法正確的是()A．該實驗在真空環(huán)境中進行B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D．熒光屏只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光知識點三：原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子核的組成1．原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的根本區(qū)別。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)2.原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，與核外的電子數(shù)相等。3．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)。4．原子半徑的數(shù)量級是10－10m，原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，兩者相差10萬倍之多?！祭?〗(多選)關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，下列說法正確的是()A．原子中絕大部分是“空”的，原子核很小B．電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是原子核對它的庫侖力C．原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D．原子核的直徑約是10－10m針對練習4．(多選)盧瑟福對α粒子散射實驗的解釋是()A．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要原因是原子中電子對α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機會很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進D．能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時離原子核近的α粒子課堂達標1．(多選)已知X射線的“光子”不帶電，假設(shè)陰極射線像X射線一樣，則下列說法正確的是()A．陰極射線管內(nèi)的高電壓不能夠?qū)ζ浼铀俣黾幽芰緽．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．陰極射線通過磁場方向一定不會發(fā)生改變D．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場能夠改變方向2．(多選)關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)，下列敘述中正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C．電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的微觀粒子D．電子的發(fā)現(xiàn)，比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)象3．(多選)對α粒子散射實驗裝置的描述，你認為正確的有()A．實驗器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對實驗無影響C．如果不用金箔改用鋁箔，仍會發(fā)生散射現(xiàn)象D．實驗裝置放在空氣中和真空中都可以4．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖中實線所示。圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區(qū)域。不考慮其他原子核對該α粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說法中正確的是()A．可能在①區(qū)域 B．可能在②區(qū)域C．可能在③區(qū)域 D．可能在④區(qū)域5．密立根油滴實驗原理如圖所示。兩塊水平放置的金屬板與電源正負極相連，板間電壓為U，形成豎直向下場強為E的勻強電場。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴，若此懸浮的油滴的質(zhì)量為m，則下列說法正確的是()A．懸浮油滴帶正電B．懸浮油滴的電荷量為eq\f(mg,U)C．增大電場強度，懸浮油滴將向上運動D．油滴的電荷量不一定是電子電荷量的數(shù)整倍

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、1．陰極射線2．(1)電場、磁場、負(2)不同材料、相同(3)大致相同、小得多、電子3．電子4．(1)密立根、油滴實驗、1.602×10－19C(2)e的整數(shù)倍(3)1836。二、1．(1)球體、正電荷、電子(2)①金箔、熒光屏②a.仍沿原來b.大角度c.大于90°③核式結(jié)構(gòu)2．原子核、正電荷、質(zhì)量、電子三、電子數(shù)、質(zhì)子、中子、質(zhì)子數(shù)、10-10m、10-15m自我檢測1．(1)√(2)×(3)×(4)√2．ACD〖密立根的油滴實驗測出了電子的電荷量為1.6×10－19C，并提出了電荷量子化的觀點，故A、C正確，B錯誤；任何物體的電荷量都是e的整數(shù)倍，故D正確。〗3．AC〖在盧瑟福α粒子散射實驗中，α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，極個別α粒子被反彈回來，故B、D錯誤，C正確?！健祭?〗(1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2dU,B2bl1(l1＋2l2))〖〖解析〗〗(1)電子在正交的勻強電場和勻強磁場中做勻速直線運動，有Bev＝Ee＝eq\f(U,b)e，得v＝eq\f(U,Bb)，即打到熒光屏O點的電子速度的大小為eq\f(U,Bb)。(2)由d＝eq\f(1,2)eq\f(Ue,bm)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l1,v)))eq\s\up12(2)＋eq\f(Ue,bm)eq\f(l1,v)·eq\f(l2,v)可得eq\f(e,m)＝eq\f(2dbv2,Ul1(l1＋2l2))＝eq\f(2dU,B2bl1(l1＋2l2))。針對練習1．D〖正離子進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域中，受到的電場力F＝qE，方向向上，受到的洛倫茲力F洛＝qvB，方向向下，離子向上偏，說明電場力大于洛倫茲力，要使離子沿直線運動，須qE＝qvB，則可使洛倫茲力增大或電場力減小，增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應(yīng)強度B，選項D正確?！?．AD〖陰極射線實質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，選項A正確；由于電子帶負電，所以其受力情況與正電荷不同，選項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，選項C錯誤；在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子流時并未得出電子的電荷量，最早測量電子電荷量的是美國科學(xué)家密立根，選項D正確?！健祭?〗C〖α粒子與原子核相互排斥，運動軌跡與原子核越近，庫侖斥力越大，運動方向變化越明顯，故C正確?！结槍毩?．ABC〖由于α粒子有很強的電離作用，其穿透能力很弱，所以該實驗要在真空中進行，選項A正確；α粒子打在熒光屏上會有閃光，為了觀察大角度散射，帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動，選項B、C正確，選項D錯誤?！健祭?〗AB〖由于原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的，選項A正確，C錯誤；電子繞原子核的圓周運動是原子核與電子間的庫侖力提供向心力，選項B正確；原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，原子半徑的數(shù)量級是10－10m，選項D錯誤?！结槍毩?．BCD〖原子核帶正電，與α粒子之間存在庫侖力，當