高中物理 18.1 電子的發(fā)現(xiàn) 18.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 新人教版選修3-5

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1、1電子的發(fā)現(xiàn)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型第十八章原子結(jié)構(gòu)學習目標知識探究典例精析達標檢測1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，知道電子的電荷量和比荷.2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊含的科學思想，領(lǐng)會電子的發(fā)現(xiàn)對揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義.3.知道粒子散射實驗的實驗器材、實驗原理和實驗現(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，能說出原子核的數(shù)量級一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)(1)在圖1所示的演示實驗中，K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽極K和A之間加上近萬伏的高電壓后，玻璃管壁上觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說明了什么問題？知識探究導(dǎo)學探究導(dǎo)學探究答案答案答案玻璃管壁上觀察到淡淡的熒光

2、及管中物體在玻璃管壁上的影，這說明陰極能夠發(fā)出某種射線，并且撞擊玻璃引起熒光圖1(2)人們對陰極射線的本質(zhì)的認識有兩種觀點，一種觀點認為是電磁輻射，另一種觀點認為是帶電微粒，你認為應(yīng)如何判斷哪種觀點正確？答案答案答案可以讓陰極射線通過電場或磁場，若射線垂直于磁場方向通過磁場后發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則該射線是由帶電微粒組成的陰極射線及電子的發(fā)現(xiàn)(1)陰極射線科學家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發(fā)現(xiàn)真空管 極發(fā)射出的一種射線，叫做陰極射線(2)陰極射線的特點在真空中沿 傳播；碰到物體可使物體發(fā)出知識梳理知識梳理答案陰直線熒光(3)電子的發(fā)現(xiàn)： 讓陰極射線分別通過電場或磁場，根據(jù)情況，證明了它的本質(zhì)是 的

3、粒子流并求出了其比荷(4)密立根通過著名的“油滴實驗”精確地測出了電子電荷電子電荷量一般取e ，電子質(zhì)量me .答案湯姆孫偏轉(zhuǎn)帶負電1.61019 C9.11031 kg關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A.陰極射線本質(zhì)是氫原子B.陰極射線本質(zhì)是電磁波C.陰極射線本質(zhì)是電子D.陰極射線本質(zhì)是X射線即學即用即學即用解析答案解析解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設(shè)，是錯誤的.C(1)什么是粒子？導(dǎo)學探究導(dǎo)學探究答案答案答案粒子( He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是失去兩個電子的氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質(zhì)

4、量為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7 300倍.二、粒子散射實驗(2)粒子散射實驗裝置由幾部分組成？實驗過程是怎樣的？答案答案答案答案實驗裝置：粒子源：釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能粒子，帶兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍.金箔：特點是金原子的質(zhì)量大，且易延展成很薄的箔.放大鏡：能繞金箔在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.熒光屏：熒光屏裝在放大鏡上.整個實驗過程在真空中進行.金箔很薄，粒子很容易穿過.實驗過程：粒子經(jīng)過一條細通道，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動方向.帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的粒子的數(shù)目.

5、(3)粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是怎樣的？答案答案答案粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90.(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)粒子散射實驗裝置由 、 、 、熒光屏等幾部分組成，實驗時從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于 中.(2)實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上仍沿 的方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生了 偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于.(3)粒子散射實驗的結(jié)果用湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋.答案知識梳理知識梳理粒子源金箔放大鏡真空原來大

6、角度90(多選)關(guān)于粒子的散射實驗，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粒子打在熒光屏上形成的D.熒光屏只有正對粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光E.粒子穿過原子時，由于粒子的質(zhì)量比電子大得多，電子不可能使 粒子的運動方向發(fā)生明顯的改變即學即用即學即用解析答案解析解析對于D項，考慮到有少數(shù)的粒子因為靠近金原子核，受到斥力而改變了運動方向，故D錯誤；電子的質(zhì)量很小，當和粒子作用時，對粒子運動的影響極其微小，E正確.答案答案ABCE答案知識梳理知識梳理三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子核的電荷與尺寸(1)原子中的原子核所帶電

7、荷量有何特點？導(dǎo)學探究導(dǎo)學探究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.(2)核式結(jié)構(gòu)模型是如何解釋粒子散射實驗結(jié)果的？答案答案由于原子核很小，大多數(shù)粒子穿過金箔時都離核很遠，受到的斥力很小，它們的運動幾乎不受影響，幾乎沿直線傳播，不發(fā)生偏轉(zhuǎn).只有極少數(shù)粒子有機會與原子核接近，受到原子核較大的斥力而發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn).答案對原子核式結(jié)構(gòu)及原子核的認識(1)盧瑟福的核式結(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 .它集中了全部的 和幾乎全部的 ，在核外空間運動.(2)原子核的電荷與尺度知識梳理知識梳理原子核正電荷質(zhì)量電子電子數(shù)質(zhì)子和中子 A(多選)關(guān)于原子核式結(jié)

8、構(gòu)理論，下列說法正確的是()A.是通過天然放射性現(xiàn)象得出來的B.原子的中心有個核，叫做原子核C.原子的正電荷均勻分布在整個原子中D.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子 在核外旋轉(zhuǎn)即學即用即學即用解析答案解析解析原子的核式結(jié)構(gòu)理論是在粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的，A錯；原子所帶的正電荷都集中在一個很小的核里面，不是均勻分布在原子中，C錯，所以選B、D.BD返回例例1 (多選)下面對陰極射線的認識正確的是()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

9、壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力 作用而脫離陰極一、對陰極射線的認識典例精析解析答案歸納總結(jié)解析解析陰極射線是由陰極直接發(fā)出的，故A錯誤；只有當兩極間有高壓且陰極接電源負極時，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錯誤，D正確；陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線，C正確.答案答案CD歸納總結(jié)歸納總結(jié)陰極射線的實質(zhì)是帶負電的電子流，電子在電場(或磁場)中運動時所受的電場力(或洛倫茲力)遠大于其自身的重力，故研究陰極射線在電磁場中的運動時，除題目特別說明外，一般不考慮重力的影響.二、帶電粒子比荷的測定例例2電子的比荷最早由美國科學家密立根通過油滴實驗測出

10、，如圖2所示，兩塊水平放置的平行金屬板上、下極板與電源正負極相接，上、下極板分別帶正、負電荷，油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而起電，油滴進入上極板中央小孔后落到勻強電場中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動，兩金屬板間距為d，不計空氣阻力和浮力.圖2(1)調(diào)節(jié)兩板的電勢差u，當uU0時，使得某個質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運動，求油滴所帶的電荷量q為多少？解析答案解析解析油滴勻速下落過程受到的電場力和重力平衡，由平衡條件得：q m1g，得qm1g .答案答案(2)若油滴進入電場時的速度可以忽略，當兩金屬板間的電勢差uU時，觀察到某個質(zhì)量為m2的油滴進入電場后做勻加速運動時，經(jīng)過時間t運動到下極板，

11、求此油滴的電荷量Q.解析答案解析解析油滴加速下落，其所帶電荷量為Q，因油滴帶負電，則油滴所受的電場力方向向上，設(shè)此時的加速度的大小為a，由牛頓第二定律和運動學公式得：答案答案歸納總結(jié)解決帶電粒子在電場中運動的三個步驟(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.在本題中，油滴是個實物粒子，受重力較大，且題目中強調(diào)其在電場中能做勻速直線運動，不能忽略其重力；(2)對研究對象進行受力分析，必要時要畫出力的示意圖；(3)選用恰當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解.歸納總結(jié)三、對粒子散射實驗的理解例例3如圖3所示為盧瑟福粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光

12、屏可觀察粒子在各個角度的散射情況.下列說法中正確的是()圖3解析答案規(guī)律總結(jié)A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(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，觀察到的實驗結(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)生的反彈解析解析粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)粒子沿原方向前進，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A、B錯誤.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D錯誤，C正確.答案答案C規(guī)律總結(jié)解決這類問題的關(guān)鍵是理解并熟記以下兩點

13、：(1)明確實驗裝置中各部分的組成及作用.(2)弄清實驗現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”和“極少數(shù)”粒子的運動情況及原因.規(guī)律總結(jié)針對訓練針對訓練盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實驗結(jié)果的示意圖是()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，所以A、B、C錯誤，D正確.D解析答案四、原子的核式結(jié)構(gòu)分析例例4(多選)下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中，正確的是()A.原子中絕大部分是空的，原子核很小B.電子在核外運動，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解析答案歸納總結(jié)返回解析解析盧瑟福粒子散射實驗的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)

14、的湯姆孫模型，提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學說，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，核外帶負電的電子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錯誤.答案答案D歸納總結(jié)1.原子核在原子中體積非常小.原子直徑的數(shù)量級是1010m，原子核直徑的數(shù)量級是1015 m.2.掌握原子核的組成及特點.歸納總結(jié)返回1.(多選)英國物理學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.

15、湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量達標檢測解析答案解析解析陰極射線實質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，A正確.由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，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，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，最早測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，D正確.答案答案AD2.(多選)1897年英國物理學家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子被稱為“電子之父”，下列關(guān)于電子的說法正確的是()A.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運動得出了陰極射線是帶負電的粒子的結(jié)論，并求出了陰極射線的比荷B.湯姆孫通過對光電效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)了電子C.電子的電荷量是由密立根油滴實驗測得的D.物體所帶電荷量最小值為1.61019 C答案ACD3.X表示金原子核，粒子射向金核被散射，若它們?nèi)肷鋾r的動能相同，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是下圖中的()解析答案解析解析粒子離金核越遠其所受斥力越小，軌道彎曲程度就越小，故選項D正確.D返回