《物理 第3章 原子世界探秘 3.1 電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義 3.2 原子模型的提出 滬科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理 第3章 原子世界探秘 3.1 電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義 3.2 原子模型的提出 滬科版選修3-5（43頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3章3.1 電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義3.2 原子模型的提出學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道陰極射線的組成，電子是原子的組成部分.2.了解湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊(yùn)含的科學(xué)思想.3.了解粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.4.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容.5.知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)，原子的組成及帶電情況.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)1.在圖1所示的實(shí)驗(yàn)中，將陰極射線管的陰極和陽極接上高壓電源后，用真空泵逐漸抽去管中的空氣，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？當(dāng)氣壓降得很低時(shí)，又有什么現(xiàn)象發(fā)生？導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案答案 接上高壓電源后，管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氣

2、體放電現(xiàn)象，當(dāng)氣壓降得很低時(shí)，管內(nèi)不再發(fā)光，但由陰極發(fā)射出的射線，能使熒光物質(zhì)發(fā)光.圖12.人們對(duì)陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為是一種電磁波，另一種觀點(diǎn)認(rèn)為是帶電微粒，你認(rèn)為應(yīng)如何判斷哪種觀點(diǎn)正確？答案答案答案 可以讓陰極射線通過電場(chǎng)(磁場(chǎng))，若射線垂直于電場(chǎng)(磁場(chǎng))方向射入之后發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則該射線是由帶電微粒組成的.1.陰極射線的特點(diǎn)(1)在真空中沿_傳播；(2)碰到物體可使物體發(fā)出_.2.湯姆生對(duì)陰極射線本質(zhì)的探究結(jié)論：湯姆生通過實(shí)驗(yàn)得出，陰極射線是一種帶負(fù)電的_的粒子，物理學(xué)中稱為電子，電子是原子的組成部分.直線熒光知識(shí)梳理知識(shí)梳理質(zhì)量很小即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤

3、.(1)陰極射線在真空中沿直線傳播.()(2)英國(guó)物理學(xué)家湯姆生認(rèn)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、二、粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)如圖2所示為1909年英籍物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生蓋革和馬斯頓進(jìn)行粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，閱讀課本，回答以下問題：1.什么是粒子？導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案答案 粒子( )是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運(yùn)動(dòng)的粒子，實(shí)質(zhì)是失去兩個(gè)電子的氦原子核，帶有兩個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7 300倍.圖22.實(shí)驗(yàn)裝置中各部件的作用是什么？實(shí)驗(yàn)過程是怎樣的？答案答

4、案答案 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(shí)驗(yàn)過程：粒子經(jīng)過一條細(xì)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(duì)粒子有庫侖力的作用，一些粒子會(huì)改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向.帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動(dòng)，以統(tǒng)計(jì)向不同方向散射的粒子的數(shù)目.3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何？答案答案答案 絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，有的粒子偏轉(zhuǎn)角超過90，極少數(shù)粒子甚至被反彈回來.4.少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？答案答案 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

5、子散射實(shí)驗(yàn)裝置由_、_、_等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于_中.2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后沿_的方向前進(jìn)；(2)少數(shù)粒子發(fā)生了_的偏轉(zhuǎn)；(3)有的粒子偏轉(zhuǎn)角超過_，有極少數(shù)粒子甚至被反彈回來.3.粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果用湯姆生的“棗糕模型”無法解釋.粒子源金箔知識(shí)梳理知識(shí)梳理帶有熒光屏的放大鏡真空原來大角度90即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆生的原子模型是符合事實(shí)的.()(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)中大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈.()(3)粒子大角度的偏轉(zhuǎn)是電子造成的.()(4)粒子帶有兩個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的2倍.()導(dǎo)學(xué)探

6、究導(dǎo)學(xué)探究答案答案答案 原子核帶正電，所帶電荷量與核外電子所帶的電荷量相等.三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子核的電荷與尺度三、原子的核式結(jié)構(gòu)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(diǎn)？答案答案 由于原子核很小，大多數(shù)粒子穿過金箔時(shí)都離核很遠(yuǎn)，受到的斥力很小，它們的運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變.只有極少數(shù)粒子有機(jī)會(huì)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(zhuǎn).2.核式結(jié)構(gòu)模型是如何解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的？1.核式結(jié)構(gòu)模型：1911年由盧瑟福提出.在原子中心有一個(gè)很小的核，叫_.它集中了原子的全部_和幾乎全部的_，_在核外空間繞核旋轉(zhuǎn).2.原子核的電荷與尺度原子核知識(shí)梳理知識(shí)梳理質(zhì)量正電荷電

7、子原子核電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，非常接近原子序數(shù).原子半徑數(shù)量級(jí)是_，原子核半徑R的數(shù)量級(jí)為_ 1010 m1015 m即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運(yùn)動(dòng).()(2)對(duì)于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠.()題型探究例例1 (多選)下面對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)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(huì)有陰極射線產(chǎn)生C.陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線D.陰陽兩極間加有高壓時(shí)，電場(chǎng)很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力 作用而脫離陰極解析答案一、對(duì)陰極射線

8、的認(rèn)識(shí)解析解析陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極直接發(fā)出的射線，故A錯(cuò)誤，C正確；只有當(dāng)兩極間有高壓且陰極接電源負(fù)極時(shí)，陰極中的電子才會(huì)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(cuò)誤，D正確.1.利用磁偏轉(zhuǎn)測(cè)量(1)讓帶電粒子通過相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)(如圖3)，讓其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛F電(BqvqE)，得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v .二、帶電粒子比荷的測(cè)定圖3(2)撤去電場(chǎng)(如圖4)，保留磁場(chǎng)，讓粒子單純地在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，即Bqvm ，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r.圖4(3)由以上兩式確定粒子的比荷表達(dá)式：2.利用電偏轉(zhuǎn)測(cè)量帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，

9、偏轉(zhuǎn)量所以在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，U、d、L已知時(shí)，只需測(cè)量v和y即可.例例2 在再現(xiàn)湯姆生測(cè)陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)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(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為，試解決下列問題：(1)說明陰極射線的電性.圖5答案答案 負(fù)電解析答案解析解析由于陰極射線在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，因此陰極射線受電場(chǎng)力方向向下

10、，又由于勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上，則電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電.答案答案 垂直紙面向外解析答案(2)說明圖中磁場(chǎng)沿什么方向.解析解析由于所加磁場(chǎng)使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與電場(chǎng)力平衡，由左手定則得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外.答案答案解析答案(3)根據(jù)L、E、B和，求出陰極射線的比荷.解析解析設(shè)此射線帶電量為q，質(zhì)量為m，當(dāng)射線在D、G間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有qEBqv.當(dāng)射線在D、G間的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，有Bqv .同時(shí)又有Lrsin ，如圖所示，解得圖6答案答案解析答案針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1如圖6所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l、板間距離為d、電勢(shì)差為U的平行板電容器中，出電場(chǎng)時(shí)打

11、在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量OP距離為Y0，求電子的比荷.解析解析由于電子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滿足解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)步驟(1)確定研究對(duì)象，并根據(jù)題意判斷是否可以忽略帶電粒子的重力.(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，必要時(shí)要畫出力的示意圖；分析判斷粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和過程，畫出運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖.(3)選用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.歸納總結(jié)歸納總結(jié)例例3 如圖7所示為盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個(gè)角度的散射情況下列說法中正確的是三、對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解A.在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察

12、，相同時(shí)間內(nèi) 觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B.在圖中的B位置進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)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7解析答案解析解析粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn)，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(xiàng)A、B錯(cuò)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(xiàng)D錯(cuò)誤，C正確.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是解析答案解析解析粒子轟擊金箔后偏轉(zhuǎn)，越靠近金原子核，偏轉(zhuǎn)的角度越大，

13、所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確.解決這類問題的關(guān)鍵是理解并熟記以下兩點(diǎn)：(1)明確實(shí)驗(yàn)裝置中各部分的組成及作用.(2)弄清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”和“極少數(shù)”粒子的運(yùn)動(dòng)情況及原因.總結(jié)提升總結(jié)提升1.原子內(nèi)的電荷關(guān)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.原子的核式結(jié)構(gòu)模型對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋：(1)當(dāng)粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，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(yùn)動(dòng)方向改變很小.因?yàn)樵雍撕苄?，所以絕大多數(shù)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn).(2)只有當(dāng)粒子十分接近原子核穿過時(shí)，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機(jī)會(huì)很少，所以有少數(shù)粒子發(fā)生

14、了大角度偏轉(zhuǎn).四、原子的核式結(jié)構(gòu)分析(3)如果粒子正對(duì)著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180，這種機(jī)會(huì)極少，如圖8所示，所以極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90.圖8例例4 (多選)下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)，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解析答案解析解析盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫模型，提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級(jí)為1015 m，原子直徑的數(shù)量級(jí)為1010 m，原子直徑是原子核直徑的十萬倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負(fù)電的電子

15、由于受到帶正電的原子核的吸引而繞核旋轉(zhuǎn)，所以A、B、C正確，D錯(cuò)誤.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(多選)英國(guó)物理學(xué)家湯姆生通過對(duì)陰極射線的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)A.陰極射線在電場(chǎng)中偏向正極板一側(cè)B.陰極射線在磁場(chǎng)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.湯姆生并未精確得出陰極射線粒子的電荷量123解析答案4解析解析陰極射線實(shí)質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場(chǎng)中偏向正極板一側(cè)，A正確.由于電子帶負(fù)電，所以其在磁場(chǎng)中受力情況與正電荷不同，B錯(cuò)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(cuò)誤.最早精確測(cè)出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根，D正確.12342.(多選)關(guān)于粒子散射

16、實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是A.在實(shí)驗(yàn)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(jìn)，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)B.使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來自帶正電的核和核外電子，當(dāng)粒子接近 核時(shí)，是核的斥力使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；當(dāng)粒子接近電子時(shí)，是電 子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明：原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積極小的一部分D.實(shí)驗(yàn)表明：原子中心的核帶有原子的全部正電荷和原子的全部質(zhì)量12答案343.X表示金原子核，粒子射向金核被散射，若它們?nèi)肷鋾r(shí)的動(dòng)能相同，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是下圖中的12解析答案3解析解析粒子離金核越遠(yuǎn)其所受斥力越小，軌道彎曲程度就越小，故選項(xiàng)D正確.44.(多選)盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有A.原子的中心有個(gè)核，叫原子核B.原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中C.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里D.帶負(fù)電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn)12答案34