人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE14.3原子的核式結構模型〖教學目標〗一、知識與技能1．了解陰極射線及電子發現的過程。2．了解原子結構模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據。3．知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現象，及原子核式結構模型的主要內容。二、過程與方法1．通過對粒子散射實驗結果的討論與交流，培養對現象的分析中歸納中得出結論的邏輯推理能力。2．通過核式結構模型的建立，體會建立模型研究物理問題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學發展過程中的作用。3．了解研究微觀現象的方法。三、情感、態度與價值觀1．理解人類對原子的認識和研究經歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發展的過程，根據事實建立學說，發展學說，或是決定學說的取舍，發現新的事實，再建立新的學說。人類就是這樣通過光的行為，經過分析和研究，逐漸認識原子的。2．通過對原子模型演變的歷史的學習，感受科學家們細致、敏銳的科學態度和不畏權威、尊重事實、尊重科學的科學精神。3．通過對原子結構的認識的不斷深入，認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發展的重要意義。〖學習重點〗1．電子的發現。2．原子的核式結構模型。〖學習難點〗粒子散射實驗。〖學習過程〗一、電子的發現1．陰極射線科學家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發現真空管陰極發射出的一種射線，叫做陰極射線。2．陰極射線的特點①在真空中沿直線傳播．②碰到物體可使物體發出熒光．3．對于陰極射線的本質，有大量的科學家經過大量的科學研究，主要形成了兩種觀點。（1）電磁輻射說：代表人物：赫茲。（2）帶電微粒說：代表人物：湯姆孫。4．湯姆孫的研究英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子。實驗裝置如圖所示，從高壓電場的陰極發出的陰極射線，穿過D1D2后沿直線打在熒光屏P上。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時,發現陰極射線向下偏轉,說明它帶什么性質的電荷?〖提示〗:陰極射線向下偏轉,與電場線方向相反,說明陰極射線帶負電。(2)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉?〖提示〗:由左手定則可得,在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉。實驗結論：陰極射線是帶負電的粒子流。還可求出這種粒子的比荷。湯姆孫還發現用不同材料的陰極做實驗，比荷數值都是相同的。湯姆孫后續的實驗粗略測出了這種粒子的電荷量確實與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測是正確的。湯姆生把新發現的這種粒子稱之為電子。密立根通過實驗發現，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數倍。電子的電荷量：e＝1.602×10－19C電子的質量：m＝9.1×10－31kg二、原子的核式結構模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中．2．粒子散射實驗(1)α粒子從放射性物質(如鈾和鐳)中發射出來的快速運動的粒子，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7300倍．（2）裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖所示．(3)實驗現象：①絕大多數的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進．②少數α粒子發生了大角度的偏轉．③極少數α粒子的偏轉角大于90°，甚至有極個別α粒子被反彈回來．(4)實驗的注意事項①整個實驗過程在真空中進行．②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過．③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一點就是金的原子序數大，α粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉明顯．3．盧瑟福的核式結構模型：1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫原子核．它集中了全部的正電荷和幾乎全部的質量，電子在核外空間運動．4．原子的核式結構模型對α粒子散射實驗結果的解釋按照盧瑟福的核式結構學說，可以很容易地解釋α粒子的散射實驗現象．如圖所示．(1)當α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α粒子不發生偏轉．(2)只有當α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，偏轉角才很大，而這種機會很少．(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎達到180°，這種機會極少．原子的核式結構與原子的棗糕模型的對比:核式結構棗糕模型原子內部是非常空曠的,正電荷集中在一個很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉電子均勻嵌在原子球體內三、原子核的電荷與尺度原子內的電荷關系：原子核的電荷數與核外的電子數相等,非常接近原子序數。原子核的組成：原子核由質子和中子組成,原子核的電荷數等于原子核的質子數。原子核的大小：原子的半徑數量級為10-10m,原子核半徑的數量級為10-15m,原子核的半徑只相當于原子半徑的十萬分之一,體積只相當于原子體積的10-15。〖練習鞏固〗1．電子的發現說明（）A．原子是由原子核和電子組成的B．物質是帶電的且一定帶負電C．原子可進行再分D．原子核可再分〖答案〗C2．關于陰極射線，下列說法正確的是（）A．陰極射線就是稀薄氣體導電的輝光放電現象B．陰極射線是在真空管內由陰極發出的電子流C．陰極射線是某一頻率的電磁波D．陰極射線可以直線傳播，也可被電場、磁場偏轉〖答案〗BD3．一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導線AB，發現射線徑跡向下偏，則（）A．導線中的電流由A流向BB．導線中的電流由B流向AC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關〖答案〗BC4．有一電子（電荷量為e）經電壓為U0的電場加速后，進入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場方向射入，且正好能穿過電場，求：（1）金屬板AB的長度；（2）電子穿出電場時的動能。〖答案〗（1）QUOTEd2U0U（2）QUOTEeU0+U25．提出原子核式結構模型的科學家是（）A．湯姆孫B．法拉第C．盧瑟福D．奧斯特〖答案〗C6．在用α粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的α粒子的運動情況是（）A．全部α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進B．絕大多數α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進，少數發生較大偏轉，極少數甚至被彈回C．少數α粒子穿過金屬箔后，仍按原來的方向前進，絕大多數發生較大偏轉，甚至被彈回D．全部α粒子都發生很大偏轉〖答案〗B7．盧瑟福α粒子散射實驗的結果（）A．證明了質子的存在B．證明了原子核是由質子和中子組成的C．說明原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核上D．說明原子的電子只能在某些不連續的軌道上運動〖答案〗C8．在α粒子散射實驗中，沒有考慮α粒子跟電子的碰撞，其原因是（）A．α粒子不跟電子發生相互作用B．α粒子跟電子相碰時，損失的能量極少，可忽略C．電子的體積很小，α粒子不會跟電子相碰D．由于電子是均勻分布的，α粒子所受電子作用的合力為零〖答案〗B9．盧瑟福原子核式結構理論的主要內容有（）A．原子的中心有個核，叫做原子核B．原子的正負電荷都均勻分布在整個原子中C．原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里D．帶負電的電子在核外繞核旋轉〖答案〗ACD10．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數α粒子發生大角度偏轉，其原因是（）A．原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負電的電子D．原子只能處于一系列不連續的能量狀態中〖答案〗A4.3原子的核式結構模型〖教學目標〗一、知識與技能1．了解陰極射線及電子發現的過程。2．了解原子結構模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據。3．知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現象，及原子核式結構模型的主要內容。二、過程與方法1．通過對粒子散射實驗結果的討論與交流，培養對現象的分析中歸納中得出結論的邏輯推理能力。2．通過核式結構模型的建立，體會建立模型研究物理問題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學發展過程中的作用。3．了解研究微觀現象的方法。三、情感、態度與價值觀1．理解人類對原子的認識和研究經歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發展的過程，根據事實建立學說，發展學說，或是決定學說的取舍，發現新的事實，再建立新的學說。人類就是這樣通過光的行為，經過分析和研究，逐漸認識原子的。2．通過對原子模型演變的歷史的學習，感受科學家們細致、敏銳的科學態度和不畏權威、尊重事實、尊重科學的科學精神。3．通過對原子結構的認識的不斷深入，認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發展的重要意義。〖學習重點〗1．電子的發現。2．原子的核式結構模型。〖學習難點〗粒子散射實驗。〖學習過程〗一、電子的發現1．陰極射線科學家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發現真空管陰極發射出的一種射線，叫做陰極射線。2．陰極射線的特點①在真空中沿直線傳播．②碰到物體可使物體發出熒光．3．對于陰極射線的本質，有大量的科學家經過大量的科學研究，主要形成了兩種觀點。（1）電磁輻射說：代表人物：赫茲。（2）帶電微粒說：代表人物：湯姆孫。4．湯姆孫的研究英國物理學家湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子。實驗裝置如圖所示，從高壓電場的陰極發出的陰極射線，穿過D1D2后沿直線打在熒光屏P上。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時,發現陰極射線向下偏轉,說明它帶什么性質的電荷?〖提示〗:陰極射線向下偏轉,與電場線方向相反,說明陰極射線帶負電。(2)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉?〖提示〗:由左手定則可得,在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場,可以讓陰極射線向上偏轉。實驗結論：陰極射線是帶負電的粒子流。還可求出這種粒子的比荷。湯姆孫還發現用不同材料的陰極做實驗，比荷數值都是相同的。湯姆孫后續的實驗粗略測出了這種粒子的電荷量確實與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測是正確的。湯姆生把新發現的這種粒子稱之為電子。密立根通過實驗發現，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數倍。電子的電荷量：e＝1.602×10－19C電子的質量：m＝9.1×10－31kg二、原子的核式結構模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中．2．粒子散射實驗(1)α粒子從放射性物質(如鈾和鐳)中發射出來的快速運動的粒子，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7300倍．（2）裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖所示．(3)實驗現象：①絕大多數的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進．②少數α粒子發生了大角度的偏轉．③極少數α粒子的偏轉角大于90°，甚至有極個別α粒子被反彈回來．(4)實驗的注意事項①整個實驗過程在真空中進行．②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過．③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一點就是金的原子序數大，α粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉明顯．3．盧瑟福的核式結構模型：1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫原子核．它集中了全部的正電荷和幾乎全部的質量，電子在核外空間運動．4．原子的核式結構模型對α粒子散射實驗結果的解釋按照盧瑟福的核式結構學說，可以很容易地解釋α粒子的散射實驗現象．如圖所示．(1)當α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α粒子不發生偏轉．(2)只有當α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，偏轉角才很大，而這種機會很少．(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉角幾乎達到180°，這種機會極少．原子的核式結構與原子的棗糕模型的對比:核式結構棗糕模型原子內部是非常空曠的,正電荷集中在一個很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉電子均勻嵌在原子球體內三、原子核的電荷與尺度原子內的電荷關系：原子核的電荷數與核外的電子數相等,非常接近原子序數。原子核的組成：原子核由質子和中子組成,原子核的電荷數等于原子核的質子數。原子核的大小：原子的半徑數量級為10-10m,原子核半徑的數量級為10-15m,原子核的半徑只相當于原子半徑的十萬分之一,體積只相當于原子體積的10-15。〖練習鞏固〗1．電子的發現說明（）A．原子是由原子核和電子組成的B．物質是帶電的且一定帶負電C．原子可進行再分D．原子核可再分〖答案〗C2．關于陰極射線，下列說法正確的是（）A．陰極射線就是稀薄氣體導電的輝光放電現象B．陰極射線是在真空管內由陰極發出的電子流C．陰極射線是某一頻率的電磁波D．陰極射線可以直線傳播，也可被電場、磁場偏轉〖答案〗BD3．一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導線AB，發現射線徑跡向下偏，則（）A．導線中的電流由A流向BB．導線中的電流由B流向AC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關〖答案〗BC4．有一電子（電荷量為e）經電壓為U0的電場加速后，進入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場方向射入，且正好能穿過電場，求：（1）金屬板AB的長度；（2）電子穿出電場時的動能。〖答案〗（1）QUOTEd2U0U（2）QUOTEeU0+U25．提出原子核式結構模型的科學家是（）A．湯姆孫B．法拉第C．盧瑟福D．奧