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1、第十八章原子结构学案1电子的发现学案2原子的核式结构模型目标定位1.知道阴极射线是由电子组成的，知道电子的电荷量和比荷.2.了解汤姆孙发现电子对揭示原子结构的重大意义.3知道a粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象4知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级.知识探究、阴极射线电子的发现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问题设计1 在图1所示的演示实验中,现象？该现象说明了什么问题?图1答案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.2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
2、，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.要点提炼1 阴极射线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，叫做阴极射线.2 阴极射线的特点(1) 在真空中沿直线传播;(2) 碰到物体可使物体发出荧 3.电了的发现：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= 1.6X 1019_C，电子质量 me= 9.1 x 10 31
3、kg.二、a粒子散射实验问题设计阅读课本“a粒子散射实验”，回答下列问题：(1) 什么是a粒子？(2) 粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(3) 粒子散射实验的实验现象是什么？答案(1) o粒子He)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，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍.(2)实验装置： a粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能a粒子，带两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的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
4、真空中进行金箔很薄，a粒子很容易穿过.实验过程：a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a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a粒子的数目.(3) 粒子散射实验的实验现象：绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进,但有少数a粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90.要点提炼1 . a粒子散射实验装置由 a粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验时从a粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中.2 实验现象：绝大多数 a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数a粒
5、子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90.3 . a粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释.4 卢瑟福的核式结构模型：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.三、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上m，而整个原子半径的数量级是10一10m.因而原子内部十分“空旷”.兰典色精虬一、对阴极射线的认识
6、【例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2所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()图2A 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 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二、带电粒子比荷的测定例 2 为求得电子的比荷，设计实验装置如图 3所示其中两正对极板 Ml、M2之间的距离 为d,极板长度为L若Mi、M2之间不加任何电场或磁场，可在荧光屏上 P点观察到
7、一个亮 占八、图3在Mi、M2两极板间加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，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Mi、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.（1）外加磁场方向如何？请用U、B、L等物理量表示出电子的比荷 m解析（1）加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外.（2）当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M 2靠近荧光屏端的边缘，则= 豈亡）2，q=眩m UL2由电场力等于洛伦兹力得 呼=Bqvd解得v= Bd将式代
8、入式得m=bv 答案（1）磁场方向垂直纸面向外q um=bu?三、a粒子散射实验及原子的核式结构模型 【例3 如图4所示为卢瑟福 a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a粒子在各个角度的散射情况.下列说法中正确的是图4A 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a粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D . a粒子发生散射的主要原因是a粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析 a粒子散射实验现象：绝大多数 a粒子沿原方向前进，少数 a粒
9、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.a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例 4 在卢瑟福a粒子散射实验中，只有少数a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a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产生性质：带负电，真空中沿直线传播电子的发现汤姆孙的研究方法电子的发现电子发现的意义电
10、子的电荷量和质量汤姆孙的原子模型实验装置 并粒子散射实验实验现象内容原子的核式结构模型卢瑟福原子核式结构模型对a粒子散射实验现象的解释组成原子核原子结构八 电荷数与尺度核外电子自我检测1.（对阴极射线的认识）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 汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量 答案 ADA正确由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同,B错误不同材料所产生的阴极射线都是解析 阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧,D正确.电子流，
11、所以它们的比荷是相同的，C错误.在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根,2 .（带电粒子比荷的测定）关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是（A 密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B 密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C 密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D .密立根油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一一 答案 B3 .（对a粒子散射实验的理解）X表示金原子核，a粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的（）答案 D解析
12、 a粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确.4.（原子的核式结构模型）关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是（）A 原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B .电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C 原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D 原子核的半径的数量级是1O10m答案 AB10解析 因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原 子内绝大部分区域是 “空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子 间的库仑力引提供向心力，B正确；原子核半径的数量级是 1015m，原子半径的数量级是_10m, D 错误.40分钟
13、课时作业题组一 对阴极射线的认识1 关于阴极射线的性质，判断正确的是（）A 阴极射线带负电B .阴极射线带正电C 阴极射线的比荷比氢原子比荷大D 阴极射线的比荷比氢原子比荷小答案 AC解析 通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子 的比荷大得多，故 A、C正确.2.如图1所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线 AB时，发现射线径迹下偏，则 （）A 导线中的电流由 A流向BB导线中的电流由 B流向AC .如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现D 电子的径迹与 AB中电流的方向无关答案 BC解析 阴极射线带负电
14、，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里；由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A.电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变.3 阴极射线管中的高电压的作用（）A .使管内气体电离B 使管内产生阴极射线C 使管内障碍物的电势升高D .使电子加速答案 D题组二比荷的测定4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2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,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 1-y.MWQU04图2答案晋解析由平衡条件得mg q&,解得q -罟.5 汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷 （电子电荷量与质量之比），其实验原理如 图3所示.电子流平行于极板射入，当极板 P、P间同时存在匀强电场 E和垂直纸面向里 的匀强磁场B时，电子流不发生偏转；当极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子1 流穿出平行板电容器时的偏转角0= rad.已知极板长L= 3.0X 10 2 m,电场强度大小为 E=1.5X 104 V/m
