1、3.1電子的發(fā)現(xiàn)及其重大意義3.2原子模型的提出第3章學習目標1.知道陰極射線的組成，電子是原子的組成局部.2.了解湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊含的科學思想.3.了解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構造模型的主要內(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)容索引知識探究新知探究 點點落實題型探究重點難點 各個擊破達標檢測當堂檢測 穩(wěn)固反響知識探究一、陰極射線電子的發(fā)現(xiàn)導學探究導學探究1.在圖1所示的實驗中，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？當氣壓降得很低時，又有什么現(xiàn)象發(fā)生？答案答案接上高

2、壓電源后，管內(nèi)會產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，當氣壓降得很低時，管內(nèi)不再發(fā)光，但由陰極發(fā)射出的射線，能使熒光物質發(fā)光.答案圖12.人們對陰極射線的本質的認識有兩種觀點，一種觀點認為是一種電磁波，另一種觀點認為是帶電微粒，你認為應如何判斷哪種觀點正確？答案可以讓陰極射線通過電場答案可以讓陰極射線通過電場(磁場磁場)，假設射線垂直于電場，假設射線垂直于電場(磁場磁場)方向方向射入之后發(fā)生了偏轉，那么該射線是由帶電微粒組成的射入之后發(fā)生了偏轉，那么該射線是由帶電微粒組成的.答案知識梳理知識梳理1.陰極射線的特點陰極射線的特點(1)在真空中沿在真空中沿 傳播；傳播；(2)碰到物體可使物體發(fā)出碰到物體可使物體發(fā)出

3、.2.湯姆生對陰極射線本質的探究湯姆生對陰極射線本質的探究結論：湯姆生通過實驗得出，陰極射線是一種帶負電的結論：湯姆生通過實驗得出，陰極射線是一種帶負電的 的粒的粒子，物理學中稱為電子，電子是原子的組成局部子，物理學中稱為電子，電子是原子的組成局部.直線熒光質量很小即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)陰極射線在真空中沿直線傳播陰極射線在真空中沿直線傳播.()(2)英國物理學家湯姆生認為陰極射線是一種電磁輻射英國物理學家湯姆生認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組成陰極射線的粒子是電子.()(4)電子是原子的組成局部，電子電荷量可以取任意數(shù)值電子

4、是原子的組成局部，電子電荷量可以取任意數(shù)值.()答案(1)什么是粒子？導學探究導學探究如圖如圖2所示為所示為1909年英籍物年英籍物理學家盧瑟福指導他的學生蓋革和馬斯頓進理學家盧瑟福指導他的學生蓋革和馬斯頓進展展粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課本，粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課本，答復以下問題：答復以下問題：二、粒子散射實驗答案圖2答案答案粒子 是從放射性物質中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質是失去兩個電子的氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的4倍、電子質量的7 300倍.(2)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？答案答案答案粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射

5、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動，以統(tǒng)計向不同方向散射的粒子的數(shù)目.(3)實驗現(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，少數(shù)粒子發(fā)生了大角度的偏轉，有的粒子偏轉角超過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，粒子帶正電，粒子受原子中帶正電的局部的排斥力發(fā)生了大角粒子受原子中帶正電的局部的排斥力發(fā)生了大角度散射度散射.

6、知識梳理知識梳理1.粒子散射實驗裝置由粒子散射實驗裝置由 、 、 等幾局部組成，實驗時從等幾局部組成，實驗時從粒子源到熒光屏這段路程應處于粒子源到熒光屏這段路程應處于 中中.2.實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象(1) 粒子穿過金箔后沿粒子穿過金箔后沿 的方向前進；的方向前進；(2) 粒子發(fā)生了粒子發(fā)生了 的偏轉；的偏轉；(3)有的有的粒子偏轉角超過粒子偏轉角超過 ，有，有 粒子甚至被反彈回來粒子甚至被反彈回來.3.實驗意義：盧瑟福通過實驗意義：盧瑟福通過粒子散射實驗，否認了湯姆孫的原子模型，粒子散射實驗，否認了湯姆孫的原子模型，建立了建立了 模型模型.粒子源金箔帶有熒光屏的放大鏡真空絕大多數(shù)的原來大角度90極

7、少數(shù)核式構造少數(shù)即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)粒子散射實驗證明了湯姆生的原子模型是符合事實的粒子散射實驗證明了湯姆生的原子模型是符合事實的.()(2)粒子散射實驗中大多數(shù)粒子散射實驗中大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉或反彈粒子發(fā)生了大角度偏轉或反彈.()(3)粒子大角度的偏轉是電子造成的粒子大角度的偏轉是電子造成的.()(4)粒子帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的粒子帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的2倍倍.()答案導學探究導學探究1.原子中的原子核所帶電荷量有何特點？三、原子的核式構造模型原子核的電荷與尺度答案答案答案原子核帶正電，原子是電中性的，原子核所

8、帶電荷量與核外電子所帶的電荷量相等.2.核式構造模型是如何解釋粒子散射實驗結果的？答案由于原子核很小，大多數(shù)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，受到粒子穿過金箔時都離核很遠，受到的斥力很小，它們的運動方向幾乎不改變的斥力很小，它們的運動方向幾乎不改變.只有極少數(shù)只有極少數(shù)粒子有時機與原子核接近，受到原子核較大的斥力而發(fā)粒子有時機與原子核接近，受到原子核較大的斥力而發(fā)生明顯的偏轉生明顯的偏轉.知識梳理知識梳理1.核式構造模型：核式構造模型：1911年由盧瑟福提出年由盧瑟福提出.在原子中心有一個很小的核，在原子中心有一個很小的核，叫叫 .它集中了原子的全部它集中了原子的全部 和幾乎

9、全部的和幾乎全部的 ， 在核外空間繞核旋轉在核外空間繞核旋轉.2.原子核的電荷與尺度原子核的電荷與尺度原子核電子正電荷質量原子核原子核電荷數(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即學即用即學即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)盧瑟福的核式構造模型認為原子中帶正電的局部體積很小，電子在盧瑟福的核式構造模型認為原子中帶正電的局部體積很小，電子在正電體外面運動正電體外面運動.()(2)對于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠對于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠.()答案題型探究一、對陰極射線的認識例例1(多

10、項選擇多項選擇)下面對陰極射線的認識正確的選項是下面對陰極射線的認識正確的選項是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，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力陰陽兩極間加有高壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力 作用而脫離陰極作用而脫離陰極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錯誤，C正確；只有當兩極間

11、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.答案解析1.利用磁偏轉測量利用磁偏轉測量 (1)讓帶電粒子通過相互垂直的電場和磁場(如圖3)，讓其做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，即F洛F電(BqvqE)，得到粒子的運動速度v .二、帶電粒子比荷的測定圖3(2)撤去電場(如圖4)，保存磁場，讓粒子單純地在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，即Bqvm ，根據(jù)軌跡偏轉情況，由幾何知識求出其半徑r.圖42.利用電偏轉測量利用電偏轉測量帶電粒子在勻強電場中運動，偏轉量帶電粒子在勻強電場中運動，偏轉量 ，故，故 ，所以在偏轉電場中，所以在偏轉電場中，

12、U、d、L時，只需測量時，只需測量v和和y即可即可.例例2在再現(xiàn)湯姆生測陰極射線比荷的實驗中，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中圖5心出現(xiàn)熒光斑.假設在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉；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強度為B的勻強磁場(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，偏轉角為，試解決以下問題：(1)說明陰極射線的電性.答案解析答案答案負電解析由于陰極射線在電場中向下偏轉，因此陰極射線受電場力方向向解析由于陰極射線在

13、電場中向下偏轉，因此陰極射線受電場力方向向下，又由于勻強電場方向向上，那么電場力的方向與電場方向相反，所下，又由于勻強電場方向向上，那么電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電以陰極射線帶負電.答案解析(2)說明圖中磁場沿什么方向.答案答案垂直紙面向外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，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，由左手定那么得磁場的方向垂直紙面向外由左手定那么得磁場的方向垂直紙面向外.(3)根據(jù)L、E、B和，求出陰極射線的比荷.答案解析解析解析設此射線帶電量為q，質量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，有qEBqv.針對訓

14、練針對訓練1如圖6所示，電子以初速度v0從O點進入長為l、板間距離為d、電勢差為U的平行板電容器中，出電場時打在屏上P點，經(jīng)測量OP距離為Y0，求電子的比荷.答案解析解析解析由于電子在電場中做類平拋運動，沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運動，滿足圖6運用電磁場測定電子比荷的解題技巧運用電磁場測定電子比荷的解題技巧1.當電子在復合場中做勻速直線運動時，eEevB，可以測出電子速度大小.2.當電子在勻強磁場中偏轉時，evBm ，測出圓周運動半徑，即可確定比荷.3.當電子在勻強電場中偏轉時， ，測出電子在電場中的偏轉量也可以確定比荷.方法方法總結總結A.在圖中的A、B兩位置分別進展觀察，一樣時間

15、內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一 樣多B.在圖中的B位置進展觀察，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，觀察到的實驗結果根本相似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)生的反彈例例3如圖如圖7所示為盧瑟福所示為盧瑟福粒子散射實驗裝置的示意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動，通過顯微鏡圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察前相連的熒光屏可觀察粒子在各個角度的散射情況粒子在各個角度的散射情況.以下說法中正確的選項是以下說法中正確的選項是答案解析三、對粒子散射實驗的理解圖7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

16、，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.針對訓練針對訓練2盧瑟福利用盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實驗研究原子構造，正確反映粒子轟擊金箔的實驗研究原子構造，正確反映實驗結果的示意圖是實驗結果的示意圖是答案解析解析解析粒子轟擊金箔后偏轉，越靠近金原子核，偏轉的角度越大，所以A、B、C錯誤，D正確.解決這類問題的關鍵是理解并熟記以下兩點：(1)明確實驗裝置的組成及各局部的作用.(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.總結提升總結提升1.原子內(nèi)的電

17、荷關系：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.原子的核式構造模型對粒子散射實驗結果的解釋：(1)當粒子穿過原子時，如果離核較遠，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，運動方向改變很小.因為原子核很小，所以絕大多數(shù)粒子不發(fā)生偏轉. (2)只有當粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉，而這種時機很少，所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉.四、原子的核式構造分析(3)如果粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎到達180，這種時機極少，如圖8所示，所以極少數(shù)粒子的偏轉角度甚至大于90.圖8達標檢測1.(對陰極射線的認識)(多項選擇)英國物理學家湯姆

18、生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B.陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況一樣C.不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D.湯姆生并未準確得出陰極射線粒子的電荷量1234答案解析解析陰極射線實質上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側，解析陰極射線實質上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側，A正確正確.由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，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，所以它們的比荷是一樣的，不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是一樣的，C錯誤錯誤.最早準確測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，最早準確測出電子電荷量的是美國物理學家密立根，D正確正確.12342.(粒子散射實驗的認識及解釋)(多項選擇)關于粒子散射實驗，以下說法正確的選項是A.在實驗中，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，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉B.使粒子發(fā)生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當粒子接近 核時，是核的斥力使粒子發(fā)生明顯偏轉；當粒子接近電子時，是電 子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉C.實驗說明：原子中心有一個極小的核，它