《新教材同步辅导2023年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4.3原子的核式结构模型课件新人教版选择性必修第三册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材同步辅导2023年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4.3原子的核式结构模型课件新人教版选择性必修第三册（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章 原子结构和波粒二象性原子结构和波粒二象性学习目标学习目标1.通过阅读教材和查阅资料通过阅读教材和查阅资料,了解电子的发现过程和研究方法了解电子的发现过程和研究方法,理解电理解电子发现的重要意义子发现的重要意义,逐步掌握研究微观物理问题的科学方法逐步掌握研究微观物理问题的科学方法,培养推理培养推理能力和思维能力能力和思维能力.2.通过对通过对粒子散射实验原理和实验现象的分析研究粒子散射实验原理和实验现象的分析研究,知道卢瑟福的原知道卢瑟福的原子核式结构模型子核式结构模型,培养逻辑思维能力和抽象思维能力培养逻辑思维能力和抽象思维能力.3.结合化学知识结合化学知识,知道原子核的电荷数的
2、意义及原子核的尺度知道原子核的电荷数的意义及原子核的尺度,体会原子、体会原子、原子核的相对大小原子核的相对大小.3原子的核式结构模型原子的核式结构模型知识点一知识点一 电子的发现电子的发现1.如图所示如图所示,真空玻璃管中真空玻璃管中K是金属板制成的阴极是金属板制成的阴极,A是金属环是金属环制成的阳极制成的阳极,在在K和和A之间加上近万伏的高电压后之间加上近万伏的高电压后,玻璃管壁上玻璃管壁上观察到什么现象观察到什么现象?该现象说明了什么问题该现象说明了什么问题?答案答案: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上的影,这说明阴极能够发
3、出某种射线这说明阴极能够发出某种射线,并且撞击玻璃引起荧并且撞击玻璃引起荧光光,这种射线叫作阴极射线这种射线叫作阴极射线.2.J.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究汤姆孙通过对阴极射线的研究,揭示了阴极射线的本质揭示了阴极射线的本质,阴极射线的本质是什么阴极射线的本质是什么?答案答案:阴极射线的本质是带负电的粒子流阴极射线的本质是带负电的粒子流,即电子流即电子流.3.电子的发现电子的发现.J.J.汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场,根据偏转情况根据偏转情况,证明了它的本质是证明了它的本质是 的粒子流的粒子流,并求出了其比荷并求出了其比荷,组成组成 的粒子被称为电子
4、的粒子被称为电子.4.密立根通过著名的密立根通过著名的“油滴实验油滴实验”精确地测出了电子的电精确地测出了电子的电荷荷.电子电荷一般取电子电荷一般取e=C,电子质量电子质量me=kg.带负电带负电阴极射线阴极射线1.610-199.110-315.J.J.汤姆孙发现电子的意义汤姆孙发现电子的意义.电子的发现使人们认识到自然界还有比原子更小的实物粒子电子的发现使人们认识到自然界还有比原子更小的实物粒子,打破了原子打破了原子 的传统观念的传统观念,使人们认识到原使人们认识到原子子 组组成物质的最小微粒成物质的最小微粒,原子本身也有内部结构原子本身也有内部结构,从而打开了通向从而打开了通向原子物理学
5、的大门原子物理学的大门,人们开始研究原子的结构人们开始研究原子的结构.不可再分不可再分不是不是知识点二原子的核式结构模型知识点二原子的核式结构模型1.下图是下图是J.J.汤姆孙提出的原子结构模型的示意图汤姆孙提出的原子结构模型的示意图,简述其内容简述其内容.答案答案:J.J.汤姆孙认为汤姆孙认为,原子是一个球体原子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内布在整个球体内,电子镶嵌其中电子镶嵌其中,这个模型被称为这个模型被称为“西瓜模型西瓜模型”或或“枣糕模型枣糕模型”.2.粒子散射实验现象粒子散射实验现象.(1)实验现象实验现象:绝大多数的绝大多数的粒子穿过金箔后粒子穿
6、过金箔后,基本上基本上 .的方向前进的方向前进;少数少数粒子发生了粒子发生了 的偏转的偏转;极少数极少数粒子粒子的偏转角度的偏转角度 ,甚至有极个别甚至有极个别粒子被反弹回来粒子被反弹回来.(2)实验意义实验意义:卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验粒子散射实验,否定了否定了J.J.汤姆孙汤姆孙的原子模型的原子模型,建立了建立了 模型模型.(3)原子核式结构模型原子核式结构模型.1911年年,卢瑟福提出原子结构模型卢瑟福提出原子结构模型,称为核式结构模型称为核式结构模型.设想设想在原子中心有一个很小的核在原子中心有一个很小的核,叫叫 ,它集中了原子全部它集中了原子全部的的 和几乎全部的和几乎全部的
7、 ,在核外空间运动在核外空间运动.仍沿原来仍沿原来大角度大角度大于大于90核式结构核式结构原子核原子核正电荷正电荷质量质量电子电子知识点知识点三三 原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度1.原子核的电荷原子核的电荷:原子核是由原子核是由 和和 组成的组成的.原子核的原子核的电荷数就是核中的电荷数就是核中的 .2.尺度尺度:对于一般的原子核对于一般的原子核,实验确定的核半径的数量级为实验确定的核半径的数量级为 m,而整个原子半径的数量级是而整个原子半径的数量级是 m,二者相差十万二者相差十万倍之多倍之多.可见原子内部是十分可见原子内部是十分“空旷空旷”的的.质子质子中子中子质子数质子数10-151
8、0-10小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”“”,错误的错误的打打“”).”).1.组成阴极射线的粒子是电子组成阴极射线的粒子是电子.()2.电子的发现电子的发现,说明原子具有一定的结构说明原子具有一定的结构.()3.粒子散射实验中大多数粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹粒子发生了大角度偏转或反弹.()4.粒子大角度的偏转粒子大角度的偏转是是因为因为电子电子对其产生了作用力对其产生了作用力.()5.卢瑟福否定了卢瑟福否定了J.J.汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型,建立了原子核式结构模建立了原子核式结构模型型.()6.原子
9、中所有正电荷都集中在原子核内原子中所有正电荷都集中在原子核内.()7.电荷数等于质子数电荷数等于质子数,也等于中子数也等于中子数.()探究一探究一电子的发现电子的发现问题情境问题情境下图是下图是J.J.汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置示意图汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置示意图,A、B之间加以高压之间加以高压,阴极阴极K可以发出阴极射线可以发出阴极射线,正对水平放置的金属正对水平放置的金属板板D1、D2之间存在偏转电场之间存在偏转电场.答案答案:D1、D2之间的电场方向向上之间的电场方向向上,阴极射线向下偏转阴极射线向下偏转,故阴极故阴极射线带负电荷射线带负电荷.1.偏转电极偏转电极D1、D2
10、之间不加电压时之间不加电压时,阴极射线沿直线运动打在阴极射线沿直线运动打在屏幕的屏幕的P1处处,加上图中所示的电压时加上图中所示的电压时,阴极射线向下偏转阴极射线向下偏转,阴极阴极射线带何种电荷射线带何种电荷?2.为使阴极射线不发生偏转为使阴极射线不发生偏转,需要在平行极板区域加一磁感应需要在平行极板区域加一磁感应强度为强度为B的磁场的磁场,且磁场方向垂直于纸面向外且磁场方向垂直于纸面向外.若金属板若金属板D1、D2之间的电场强度为之间的电场强度为E,则阴极射线的速度如何则阴极射线的速度如何?3.若使若使D1、D2之间的电场强度为之间的电场强度为0,带电粒子在磁场区域内做圆带电粒子在磁场区域内
11、做圆周运动的半径为周运动的半径为R,请推导带电粒子的比荷表达式请推导带电粒子的比荷表达式.4.J.J.汤姆孙用不同材料的阴极做实验汤姆孙用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都是相所得比荷的数值都是相同的同的,这说明了什么问题这说明了什么问题?答案答案:这说明不同物质都能发射这种带电粒子这说明不同物质都能发射这种带电粒子,它是构成各种物它是构成各种物质的共有成分质的共有成分.过程建构过程建构1.J.J.汤姆孙的探究方法汤姆孙的探究方法.(1)让阴极射线分别通过电场和磁场让阴极射线分别通过电场和磁场,根据偏转情况根据偏转情况,证明它是证明它是带负电的粒子流并求出了其比荷带负电的粒子流并求出了其比
12、荷.(2)换用不同材料的阴极做实验换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同所得比荷的数值都相同,是氢是氢离子比荷的近两千倍离子比荷的近两千倍.(3)J.J.汤姆孙又研究了许多新现象汤姆孙又研究了许多新现象,如光电效应、热离子发射如光电效应、热离子发射效应和效应和射线等射线等.他发现不论阴极射线、他发现不论阴极射线、射线、光电流还是射线、光电流还是热离子流热离子流,它们都包含电子它们都包含电子.2.阴极射线的组成阴极射线的组成.3.电子的电荷量和质量电子的电荷量和质量.e=1.602 176 634 10-19 Cme=9.109 383 56 10-31 kg【典例【典例1】(多选多选)
13、下图是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意下图是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图图.显像管中有一个阴极显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线工作时它能发射阴极射线,荧光屏被荧光屏被阴极射线轰击就能发光阴极射线轰击就能发光.安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转可以使阴极射线发生偏转,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.若偏转线圈中没有电流若偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点点B.若要使阴极射线在竖直方向偏离中心若要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的打在荧光屏上的A点点,则偏转磁场
14、的方向应该垂直于纸面向里则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里答案答案:ACC.若要使阴极射线在竖直方向偏离中心若要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的打在荧光屏上的B点点,则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里D.若要使阴极射线到达荧光屏上的位置由若要使阴极射线到达荧光屏上的位置由B点向点向A点移动点移动,则偏则偏转磁场的磁感应强度应该先由小到大转磁场的磁感应强度应该先由小到大,再由大到小再由大到小探究探究二二原子的核式结构模型原子的核式结构模型问题情境问题情境卢瑟福研究卢瑟福研究 粒子散射实验的实验装置示意图如图所示粒子散射实验的实验装置示意图如图所示.答
15、案答案:使用金箔使用金箔的的主要主要原因原因是金的延展性好是金的延展性好,可以做得很薄可以做得很薄.另另外一点就是金的原子序数大外一点就是金的原子序数大,粒子与金原子核间的库仑斥力粒子与金原子核间的库仑斥力大大,偏转明显偏转明显.1.实验装置中为什么选用金箔实验装置中为什么选用金箔,而不选择其他的金属材料而不选择其他的金属材料?2.粒子散射实验中用的金箔大约粒子散射实验中用的金箔大约1 m厚厚,1 m厚的厚的金箔大约有金箔大约有3 300层金层金原子原子,绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,这说明了什么这说明了什么?答案答案:1 m厚的厚的金箔金箔
16、大约有大约有几千层几千层的的金原子金原子,而绝大多数而绝大多数粒子穿粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进过金箔后仍沿原来方向前进,说明原子中的绝大部分是空的说明原子中的绝大部分是空的.3.按照按照J.J.汤姆孙的原子汤姆孙的原子“枣糕模型枣糕模型”,粒子穿过金箔后粒子穿过金箔后,会会发生大角度偏转吗发生大角度偏转吗?为什么为什么?答案答案:不会不会.按照按照J.J.汤姆孙的汤姆孙的“枣糕模型枣糕模型”,正电荷是均匀地分正电荷是均匀地分布在原子内的布在原子内的,粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡本上会相互平衡,因此因此 粒子不会发生大角度偏转粒子不会发生大角度偏转.4.卢瑟福为了解释卢瑟福为了解释粒子大角度偏转问题粒子大角度偏转问题,提出了什么理论提出了什么理论?他他是如何解释是如何解释粒子散射实验现象的粒子散射实验现象的?答案答案:卢瑟福提出卢瑟福提出:原子中带正电部分的体积很小原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有但几乎占有全部质量全部质量,电子在正电体的外面运动电子在正电体的外面运动,称为称为“原子核式结构模原子核式结构模型型”
