2.原子的核式结构模型(精品)

,第一节 电子的发现,第二章原子结构,汤姆生在实验室,第二节 原子的核式结构模型,卢瑟福,19,世纪是电磁学大发展的时期,到七、八十年代电气工业开始有了发展,其中电气照明也吸引了许多科学家的注意，问题涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。,低压气体辉光放电,等离子球放电,低压气体辉光放电,一、阴极射线,1.,实验装置：真空玻璃管、,_,、阳极和感应圈,.,2.,实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上,发出,_(,A,.,阴极射线,B,.,荧光,).,3.,阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为,_.,阴极,B,阴极射线,自学导读,【,判一判,】,(1),阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的,.(),(2),阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光,.(),(1),阴极射线由阴极发出,(2),玻璃受到阴极射线的撞击会产生荧光效应,二、电子的发现,1.,实验现象,英国物理学家,_,使用气体放电管对阴极射线进行了一系列实验研究,.,(1),让阴极射线分别通过,电场,和,磁场,根据,_,现象,证明它是,_(,A,.,带正电,B,.,带负电,),的粒子流并求出其比荷,.,(2),换用,_,的阴极做实验,所得,_,的数值都相同,是氢离子比荷的近两千倍,.,证明这种粒子是构成各种物质的共有成分,.,汤姆孙,偏转,B,不同材料,比荷,自学导读,2.,电子,(1),组成阴极射线的粒子称为,_.,(2),密立根,“,油滴实验,”,.,电子,阴极射线,电,子,负电,e,=1.60210,-19,C,氢离子,m,=9.110,-31,kg,组成,成分,电性：,_,电量：,_,，与,_,带电量相同,质量：,_,质子与电子的质量比,探究一：,怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？,在金属板,D,1,D,2,之间未加电场时，射线不偏转，射在,P,1,点。,施加如图电场后射线偏转，射在,P,2,点。,发现阴极射线带,负电,为了使射线回到,P,1,点,探究二：,怎样通过实验确定带电粒子的比荷,？,需在,D,1,D,2,之间施加,什么方向,的磁场,垂直纸面向外,的磁场,去掉,D,1,D,2,之间,的电场,射线在磁场作用下偏转，射在,P,3,点。,探究三,：,电子发现的历程,如图是汤姆孙气体放电管示意图,1.,真空玻璃管两极,加上高电压,玻璃管壁上,发出荧光,2.,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,.,发现阴极射线带负电,测出了粒子的比荷,发现电子,思考,：,为什么说电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元？,汤姆孙研究发现：许多现象中都发现了,同样的带电粒子,-,电子,，它的质量只比最轻原子质量的两千分之一稍多一点。,汤姆生的伟大发现,汤姆生发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒,是不可再分的,.,汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了电子,从而,敲开了原子的大门,.,汤姆生在实验室,【,特别提醒,】,(1),注意阴极射线和,X,射线的区别,.,阴极射线是电子流,，,X,射线是电磁辐射,.,(2),由阴极射线在电场、磁场中的偏转可确定射线由带负电的粒子组成,.,例,1,：阴极射线从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,.,若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为,(),A.,平行于纸面向下,B,.,平行于纸面向上,C,.,垂直于纸面向外,D,.,垂直于纸面向里,C,例,1,：阴极射线从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,.,若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为,(),A.,平行于纸面向下,B,.,平行于纸面向上,C,.,垂直于纸面向外,D,.,垂直于纸面向里,C,【,互动探究,】,例题中如果通过施加电场来实现射线向上偏转，所加电场的方向应为,(),F,电,E,A,1.,关于阴极射线的实质，下列说法正确的是,(),A,.,阴极射线实质是氢原子,B,.,阴极射线实质是电磁波,C,.,阴极射线实质是电子,D,.,阴极射线实质是,X,射线,随堂练习,阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、,X,射线，都是在研究阴极射线过程中的一些假设，,是错误的,.,C,汤姆孙发现电子之后，原子中正负电荷,如何分布,？,电子,正电荷,一,.,汤姆孙的原子模型,汤姆生提出的枣糕原子模型是否正确呢？,枣糕模型,汤姆孙原子模型：汤姆孙于,1898,年提出了原子模型，他认为,原子是一个,_,，,_,弥漫性地均匀分布在整个球内，,_,镶嵌在球中,.,球体,正电荷,电子,二,.,粒子散射实验,放射,粒子,荧光屏,注意：,1.,实验在真空中进行,2.,金箔必须很薄。,1.,实验装置,：,粒子源、,_,、放大镜和,_.,金箔,仍沿原来,荧光屏,显微镜放在,A,、,B,、,C,、,D,四个方向上，由散射到各个方向的,粒子所占比例得到,：,2,.,实验现象,（,1,）,.,绝大多数,粒子穿过金箔后,_,方向前进。（,2,）,.,但,_,粒子发生了,较大的偏转,。（,3,）,.,并且有,_,粒子的,偏转超过了,90,。（,4,）,.,有的,甚至几乎达到,_,。,少数,极少数,180,（,1,）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？,汤姆逊枣糕原子模型能否解释？,二,.,粒子散射实验,由于电子质量远小于,粒子质量，所以电子不可能使,粒子发生大角度偏转,.,（,3,）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成,粒子的大角度偏转？为什么？,（,2,）按照枣糕模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？,没有可能,正电荷在原子内是均匀分布的，,粒子穿过原子时，受到的两侧斥力大部分,抵消,，,不可能,使,粒子发生大角度偏转，,更不可能,被反向弹回。,没有可能,这与,粒子的散射实验相矛盾,原子的,几乎全部质量,和,所有正电荷,都集中在原子中心的一个,很小的核,上,二,.,粒子散射实验,2.,但,少数,粒子发生了,较大的偏转,，,极少数,粒子的,偏转超过了,90,有的,甚至几乎达到,180,。,原子内部绝大部分是“空”的,1,.,绝大多数,粒子,仍沿原来方向前进,原子的,几乎全部质量,和,所有正电荷,都集中在原子中心的一个,很小的核,上,1,内容：,1911,年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫,_.,它集中了原子全部的,_,和几乎全部的,_,，,_,在核外空间运动,.,三,.,卢瑟福的核式结构,原子核,正电荷,质量,电子,2.,但,少数,粒子发生了,较大的偏转,，,极少数,粒子的,偏转超过了,90,有的,粒子,甚至几乎达到,180,。,1,.,绝大多数仍沿原来方向前进,2.,对,粒子,散射的解释,三,.,卢瑟福的核式结构,原子的,全部正电荷,和,几乎全部质量,都集中在原子核里,.,原子核很小，所以,原子内部绝大部分是“空”的,3.,原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较,.,1.,尺度,：,根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分,“,空旷,”,的,.,原子半径的数量级是,10,-10,m,原子核,原子半径的数量级是,10,-15,m.,原子核,原子,4.,原子核,的尺度,原子半径数量级是,10,-10,m,，而原子核半径数量级是,10,-15,m,，二者相差十万倍之多，故原子核在原子中所占的体积是很小的,.,思考：,原子核的大小在整个原子中占有多大的比例？,（,1,）否定了汤姆孙的原子结构模型,（,2,）,提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量,级,.,粒子散射实验的,意义,例,1.,如图为,粒子散射实验的装置示意图,关于荧光屏和显微镜一起分别放在,A,、,B,、,C,、,D,四个位置时,相同时间,观察到的现象,下述说法中正确的是,(),A,.,放在,A,位置时,观察到屏上的闪光次数最多,B,.,放在,B,位置时,观察到屏上的闪光次数只比,A,位置稍少些,C,.,放在,C,、,D,位置时,屏上观察不到闪光,D,.,放在,D,位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少,绝大多数,粒子仍沿原来的方向前进,。,少数,粒子发生大角度偏转,极少数,粒子偏转角度大于,90,极个别,粒子被反射回来,AD,审题时注意关键词语,“,次数最多,”,、,“,稍少,”,、,“,极少,”,等,.,例,2.,卢瑟福通过,粒子散射实验,判断出原子的中心有一个很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型,.,如图所示的平面示意图中,、两条实线表示,粒子运动的轨迹,则沿所示方向射向原子核的,粒子可能的运动轨迹为虚线中的,(),A,.,轨迹,a,B,.,轨迹,b,C,.,轨迹,c,D,.,轨迹,d,粒子靠近中心时会受到较大的排斥力,轨迹向上弯曲，,粒子做曲线运动，其轨迹应该为,a,，,A,1.,在卢瑟福的,粒子散射实验中，有少数,粒子发生大角度偏转，其原因是,(),A,.,原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上,B,.,正电荷在原子中是均匀分布的,C,.,原子中存在着带负电的电子,D,.,金箔中的金原子间存在很大的空隙，只有极少数碰到金原子,随堂练习,A,实验中所用金箔尽管很薄，但也有很多层原子，由此可知，有少数,粒子发生大角度偏转显然,不是由于碰到金原子,.,少数,粒子发生了较大角度的偏转，说明只有少数,粒子受到很强的斥力，这反映出在原子内部正电荷分布在很小的空间，且质量很大；,实验不能说明原子中存在着带负电的电子,3.,关于阴极射线的性质，下列说法正确的是,(),A.,阴极射线带负电,B.,阴极射线带正电,C.,阴极射线中的负电粒子的比荷与氢离子的基本相同,D.,阴极射线中的负电粒子的带电荷量与氢离子的基本相同,AD,随堂练习,阴极射线是电子流，故带负电，,电子与氢离子的带电荷量相同，但,质量不同,.,4.,关于电子的发现，下列叙述中正确的是,(),A.,电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的,B.,电子的发现，说明原子具有一定的结构,C.,电子是第一种被人类发现的微观粒子,D.,电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象,随堂练习,物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程,BCD,电子的发现，说明原子有一定的结构，但不能说明原子是由电子和原子核组成的,电子是人类发现的第一种微观粒子,2.,关于,粒子散射实验,(),A,.,绝大多数,粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转,B,.,粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少,C,.,粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加,D,.,对,粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小,随堂练习,从,粒子的散射实验的数据可以估算出原子核直径的大小约为,10,-15,m,10,-14,m.,当,粒子接近核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当,粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少,.,D,课堂要点小结,例,2,：汤姆孙,1897,年用阴极射线管测量了电子的比荷，电子流平行于极板射入，极板,P,、,P,间同时存在如图匀强电场和匀强磁场时，电子流不会发生偏转；极板间只存在如图匀强磁场时，电子穿出电容器时的偏转角,=rad.,板长,L,=3.010,-2,m,电场强度大小为,E,=1.510,4,V,/,m,，磁感应强度大小为,B,=5.010,-4,T,.,求电子比荷,.,解：无偏转时,只存在磁场时：,由几何知识可得：,联立可得：,2.,阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的粒子流，这些粒子是,_.,若加在阴极射线管内两个电极上的电压为,1.610,4,V,，电子离开阴极表面时的速度为零，则电子到达阳极时的速度,v,=_.,随堂练习,电子,电子由阴极到阳极，由动能定理得：,所以：,