《高中物理 第十八章 原子结构 18_1 电子的发现 18_2 原子的核式结构模型课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第十八章 原子结构 18_1 电子的发现 18_2 原子的核式结构模型课件 新人教版选修3-5（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 电子的发现 2 原子的核式结构模型,读一读思一思,辨一辨议一议,一、阅读教材第47、48页“阴极射线”和“电子的发现”部分,知道阴极射线和电子的发现历史,理解阴极射线的特点。 1.什么是阴极射线? 答案:科学家用真空度很高的真空管做放电实验时,发现真空管阴极发射出的一种射线,叫作阴极射线。 2.阴极射线的特点有哪些? 答案:(1)在真空中沿直线传播; (2)碰到物体可使物体发出荧光。 3.电子的发现过程是什么? 答案:汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场,根据偏转情况,证明了它的本质是带负电的粒子流,并求出了其比荷。 4.密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷。电子电荷量一般取e=
2、1.610-19 C,电子质量me=9.110-31 kg。,读一读思一思,辨一辨议一议,二、阅读教材第51页“粒子散射实验”部分,知道什么是粒子,知道粒子散射实验的实验现象。 1.粒子散射实验装置由哪几部分组成的? 答案:粒子散射实验装置由粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等组成。 2.粒子散射实验的实验现象是什么? 答案:绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90。 3.什么是卢瑟福的核式结构模型? 答案:1911年由卢瑟福提出,在原子中心有一个很小的核,叫原子核。它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动。,读一读思一思
3、,辨一辨议一议,1.思考辨析。 (1)阴极射线是由阴极发出的粒子撞击到玻璃管壁上而产生的荧光。 ( ) 解析:阴极射线是由阴极直接发出的。 答案: (2)在粒子散射实验装置中,粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。 ( ) 解析:实验如果真空度不高也会对实验结果造成极大影响。 答案: (3)粒子散射实验是由卢瑟福在十九世纪独立完成的。 ( ) 解析:粒子散射实验是卢瑟福跟他的学生盖革和马斯顿于1909年进行的。 答案:,读一读思一思,辨一辨议一议,2.探究讨论。 (1)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点,一种观点认为是电磁辐射,另一种观点认为是带电微粒,你认为应如何判断哪种观点正确? 答案:可
4、以让阴极射线通过电场或磁场,若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转,则该射线是由带电微粒组成的。 (2)有人认为粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到了金箔原子上,好像两个玻璃球的碰撞一样发生的反弹,这种观点正确吗? 答案:粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用,在微观领域库仑斥力非常强大,二者无法碰在一起。,探究一,探究二,探究三,阴极射线 电子的发现 问题导引 在如图所示的演示实验中,K和A之间加上近万伏的高电压后,玻璃管壁上观察到什么现象?该现象说明了什么问题? 要点提示:玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影,这说明阴极能够发出某种射线,并且撞击玻璃引起荧光。,探
5、究一,探究二,探究三,名师精讲 对阴极射线管装置及其射线的理解 1.装置现象 真空玻璃管两极加上高电压玻璃管壁上发出荧光 2.德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。 3.猜想 (1)阴极射线是一种电磁辐射。 (2)阴极射线是带电微粒。 4.英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转,得知射线带负电并测出了其比荷。 5.密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量。,探究一,探究二,探究三,6.电子发现的意义 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现打破了原子不可再分的传统观念,使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有内部结构。这是人类对物质结构
6、认识的一次飞跃,开创了探索原子结构奥秘的新时代。汤姆孙也由于发现了电子,不仅荣获了1906年诺贝尔物理学奖,而且被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 阴极射线的本质是带电的粒子流,即电子流。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例题1】阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加速飞向阳极,如图所示。若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为( ) A.平行于纸面向左 B.平行于纸面向上 C.垂直于纸面向外 D.垂直于纸面向里 【思考问题】 射线在磁场内偏转是受什么力? 提示:受洛伦兹力作用。 解析:由于阴极射线的本质是电子流,阴极射线方向向右,说明电子的运动方向向右,相当
7、于存在向左的电流,利用左手定则,为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上,磁场方向应为垂直于纸面向外,故选项C正确。 答案:C,探究一,探究二,探究三,归纳总结探究阴极射线带电性质的方法 (1)在阴极射线所经区域加上电场,通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。若沿着电场线方向偏转,则粒子带正电;若逆着电场线方向偏转,则粒子带负电。 (2)使阴极射线垂直进入磁场,根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。如果粒子按图示方向进入磁场,且做顺时针的圆周运动,则粒子带正电;若做逆时针的圆周运动,则粒子带负电。,探究一,探究二,探究三,变式训练1(多选)如图所示,一只阴极射线管,左侧不
8、断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线径迹向下偏转,则( ) A.导线中的电流由A流向B B.导线中的电流由B流向A C.若要使电子束的径迹往上偏转,可以通过改变AB中的电流方向来实现 D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关 解析:阴极射线是高速电子流,由左手定则判断可知,磁场垂直纸面向里,由安培定则可知,导线AB中的电流由B流向A,且改变AB中的电流方向时可以使电子束的轨迹往上偏。故选项B、C正确。 答案:BC,探究一,探究二,探究三,带电粒子比荷的测定方法 问题导引 带电粒子的比荷有哪些测定方法? 要点提示:两种方法电偏转、磁偏转,探究一,探究二,探究三,名师精讲 密立
9、根油滴实验 (1)实验装置 密立根实验的装置如图所示: 两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接,使上板带正电,下板带负电。油滴从喷雾器喷出后,经上面金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场中。 大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时,因摩擦而带负电,油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降。观察者可在强光照射下,借助显微镜进行观察。,探究一,探究二,探究三,(2)实验方法 两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得,从而确定极板间的电场强度E。但是由于油滴太小,其质量很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时,由于空气的黏性,油滴所受的重力大小很快就等于空气给油
10、滴的摩擦力而使油滴匀速下落,可测得速度v1. 再加一足够强的电场,使油滴做竖直向上的运动,在油滴以速度v2匀速运动时,油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律,即可求得油滴所带的电荷量。 密立根油滴实验测得带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍,从而证实了电荷是量子化的,并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例题2】为求得电子的比荷,设计实验装置如图所示。其中两正对极板M1、M2之间的距离为d,极板长度为L。若M1、M2之间不加任何电场或磁场,可在荧光屏上P点观察到一个亮点。 在M1、M2两极板间加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,
11、使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移,直到荧光屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U。保持电压U不变,对M1、M2区域再加一个大小、方向合适的磁场B,使荧光屏正中心处重现亮点。,探究一,探究二,探究三,(1)外加磁场方向如何? (2)请用U、B、L等物理量表示出电子的比荷 。 【思考问题】 为什么加一合适的磁场B,能使荧光屏正中心处重现亮点? 提示:是因为电子受电场力和洛伦兹力,二力平衡。,探究一,探究二,探究三,探究一,探究二,探究三,探究一,探究二,探究三,变式训练2密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性。如图所示是密立根油滴实验的原理示意图,设小油滴的质量为m,
12、调节两极板间的电势差U,当小油滴悬浮不动时,测出两极板间的距离为d。则可求出小油滴的电荷量q= 。,探究一,探究二,探究三,粒子散射实验和核式结构模型 问题导引 汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试,你都知道有哪些典型的模型呢? 要点提示:汤姆孙的“枣糕模型”、卢瑟福的核式结构模型。,探究一,探究二,探究三,名师精讲 1.关于粒子散射实验的相关问题 (1)粒子的实质:粒子 是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,实质是失去两个电子的氦原子核,带有两个单位的正电荷,质量约为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍。,探究一,探究二,探究三,(2)实验装置: 粒子源:钋放在带小
13、孔的铅盒中,放射出高能粒子,带两个单位的正电荷,质量约为氢原子质量的4倍。 金箔:特点是金原子的质量大,且易延展成很薄的箔。 放大镜:能绕金箔在水平面内转动。 荧光屏:荧光屏装在放大镜上。 整个实验过程在真空中进行。金箔很薄,粒子很容易穿过。,探究一,探究二,探究三,(3)实验过程:粒子经过一条细通道,形成一束射线,打在很薄的金箔上,由于金原子中的带电粒子对粒子有库仑力的作用,一些粒子会改变原来的运动方向。带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动,以统计向不同方向散射的粒子的数目。 (4)粒子散射实验的实验现象:绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子发生了大角度偏转,偏转的
14、角度甚至大于90。,探究一,探究二,探究三,2.原子核的电荷与尺度 (1)原子内的电荷关系:各种元素的原子核的电荷数与原子内含有的电子数相等,非常接近它们的原子序数。 (2)原子核的组成:原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数就等于原子核中的质子数。 (3)原子核的大小:原子核半径R的数量级为10-15 m,而整个原子半径的数量级是10-10 m。因而原子内部十分“空旷”。 原子核半径R的数量级为10-15 m,而整个原子半径的数量级是10-10 m。原子核半径只相当于原子半径的十万分之一,如果将原子比作足球场,那么原子核仅相当于一只蚂蚁大小,可见原子内部十分“空旷”。,探究一,探究二,探
15、究三,典例剖析 【例题3】 右图为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是( ) A.在图中的A、B两位置分别进行观察,相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的B位置进行观察,屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似 D.粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反弹,探究一,探究二,探究三,【思考问题】 粒子发生散射的主要原因是什么? 提示:粒子发生散射是因为受到原子核库仑斥力的作用,距离原子核远近不同所受斥力大小也不同。 解析:
16、粒子散射实验现象:绝大多数粒子沿原方向前进,少数粒子有大角度散射。所以A处观察到的粒子数多,B处观察到的粒子数少,所以选项A、B错误。粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用,所以选项D错误,C正确。 答案:C,探究一,探究二,探究三,变式训练3在卢瑟福粒子散射实验中,只有少数粒子发生了大角度偏转,其原因是( ) A.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 B.正电荷在原子内是均匀分布的 C.原子中存在着带负电的电子 D.原子的质量在原子核内是均匀分布的 解析:原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的,C、D的说法没有错,但与题意不符。 答案:A,1,2,3,4,5,1.(对阴极射线的认识)(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( ) A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧 B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D.汤姆孙并未
