《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?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，原子的組成及帶電情況.內(nèi)容索引知識探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測知識探究一、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.人們對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識有兩種觀點(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(磁場)，若射線垂直于電場(磁場)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.直線熒光知識梳理知識梳理質(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粒子有庫侖力的作用，一些粒子會改變原來的運(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.粒子源金箔知識梳理知識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梳理知識梳理質(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)量級是_，原子核半徑R的數(shù)量級為_ 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)下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是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、對陰極射線

8、的認(rèn)識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)測量(1)讓帶電粒子通過相互垂直的電場和磁場(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、帶電粒子比荷的測定圖3(2)撤去電場(如圖4)，保留磁場，讓粒子單純地在磁場中運(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)測量帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)，

9、偏轉(zhuǎn)量所以在偏轉(zhuǎn)電場中，U、d、L已知時(shí)，只需測量v和y即可.例例2 在再現(xiàn)湯姆生測陰極射線比荷的實(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間的電場加速后，水平射入長度為L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、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，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中向下偏轉(zhuǎn)，因此陰極射線受電場力方向向下

10、，又由于勻強(qiáng)電場方向向上，則電場力的方向與電場方向相反，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)說明圖中磁場沿什么方向.解析解析由于所加磁場使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與電場力平衡，由左手定則得磁場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訓(xùn)練針對訓(xùn)練1如圖6所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長為l、板間距離為d、電勢差為U的平行板電容器中，出電場時(shí)打

11、在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測量OP距離為Y0，求電子的比荷.解析解析由于電子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿電場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中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)步驟(1)確定研究對象，并根據(jù)題意判斷是否可以忽略帶電粒子的重力.(2)對研究對象進(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.針對訓(xùn)練針對訓(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)如果粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180，這種機(jī)會極少，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)下列對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，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)量級為1015 m，原子直徑的數(shù)量級為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1.(多選)英國物理學(xué)家湯姆生通過對陰極射線的實(shí)驗(yàn)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.最早精確測出電子電荷量的是美國物理學(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