高中物理 第3章 原子世界探秘 3.1 电子的发现及其重大意义 3.2 原子模型的提出导学案 沪科版选修35

学案1电子的发现及其重大意义学案2原子模型的提出学习目标定位 1.知道阴极射线的组成，电子是原子的组成部分.2.了解汤姆生发现电子的研究方法及蕴含的科学思想.3.了解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.5.知道原子和原子核大小的数量级，原子的组成及带电情况1电场和磁场对电荷的作用力(1)电场力FqE，正电荷受力方向与场强E方向相同，负电荷受力方向与场强E方向相反(2)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力FqvB，其方向可用左手定则判断2关于阴极射线的争论图1如图1所示，将阴极射线管的阴极和阳极接上高压电源后，用真空泵逐渐抽去管内的空气，管内就会产生气体放电现象，并发出光来，当气压降得很低时，管内变暗，不再发光，但此时由阴极发射出的射线，能使荧光物质发光3汤姆生对阴极射线本质的探究结论：汤姆生通过实验得出，阴极射线是一种带负电的质量很小的粒子，物理学中称为电子，电子是原子的组成部分4粒子散射实验绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子却发生了较大的偏转，有的粒子偏转角超过90，极少数粒子甚至被反弹回来5卢瑟福的核式结构模型核式结构模型：原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子核集中了全部的正电荷和几乎全部质量；带负电的电子在核外空间里绕着核旋转6原子核的电荷和尺寸(1)原子核电荷数非常接近于它们的原子序数，与核外电子数相等(2)对于一般原子核，核半径的数量级为1015 m，而整个原子半径的数量级是1010 m.一、对阴极射线及电子比荷的研究问题设计如图2所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场，发生偏转图2(1)在D1、D2间加电场后射线偏到P2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D1、D2间加一磁场，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转设电场强度为E，磁感应强度为B，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r，则粒子的比荷是多大？答案(1)负电(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qEqvB，得：v(3)根据洛伦兹力充当向心力：qvBm，得出：.又v，则.测出E、B、r即可求出比荷.要点提炼1让阴极射线通过一对平行板间的匀强电场，根据偏转现象，证明它是带负电的粒子流2当板间加电场时，电子在板间做类平抛运动3当既加电场又加磁场时，射线不偏转，说明受到的电场力和洛伦兹力平衡 4.通过实验：巧妙利用电场力与洛伦兹力平衡，确定了阴极射线的速度，并测量出粒子的比荷5改变阴极材料时，测得的比荷也相同，这表明这种粒子是多种材料的共同成份二、粒子散射实验及原子核式结构模型问题设计阅读课本“粒子散射实验”，说明：(1)粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(2)卢瑟福的核式结构模型对粒子散射实验是如何解释的？答案(1)实验装置：放射源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能粒子，带两个单位的正电，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真空中进行金箔很薄，粒子(He)很容易穿过实验过程：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作用，一些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粒子的数目(2)卢瑟福的核式结构模型对粒子散射实验的解释(如图所示)：由于原子核很小，大部分粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转要点提炼1粒子散射实验的结果(1)绝大多数的粒子穿过金箔后沿原来的方向前进；(2)少数粒子发生了大角度的偏转；(3)有少数粒子的偏转角超过90，甚至有极少数粒子被反弹回来2核式结构模型卢瑟福依据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，叫原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转例1如图3所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下列说法中正确的是()图3A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些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，但次数极少解析根据粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”故本题应选择A、B、D.答案ABD例2卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()A原子的中心有个核，叫原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D带负电的电子在核外绕着核旋转解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B选项错误，A、C、D选项正确答案ACD电子的发现和原子的核式结构模型1卢瑟福提出原子的核式结构学说的依据是用粒子轰击金箔，实验中发现粒子()A全部穿过或发生很小偏转B绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D全部发生很大偏转答案B解析卢瑟福的粒子散射实验结果是绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180，故选项B正确，选项C、D错误2卢瑟福的粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况()A原子内存在电子B原子的大小为1010 mC原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里答案D解析根据粒子散射实验现象，绝大多数粒子穿过金箔后沿原来方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90，可知A、C错而实验结果不能判定原子的大小为1010 m，B错，故选D.3电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的，他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量就是电子所带的电荷量密立根实验的原理如图4所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中，小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡，已知小油滴静止处的电场强度是1.92105 N/C，油滴半径是1.64104 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求：油滴所带的电荷量；这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(电子电荷量e1.61019 C)图4答案8.021019 C5解析小油滴的质量mVr3由题意知mgEq由两式可得：q C8.021019 C小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的5倍基础题1关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A阴极射线本质是氢原子B阴极射线本质是电磁波C阴极射线本质是电子D阴极射线本质是X射线答案C解析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2关于电子的下列说法中，正确的是()A发现电子是从研究阴极射线开始的B任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同答案ABC3关于卢瑟福核式结构学说的内容，下列说法中正确的是()A原子是一个质量均匀分布的球体B原子的质量几乎全部集中在原子核内C原子的正电荷全部集中在一个很小的核内D原子核的半径约为1010m答案BC解析原子由原子核和电子组成，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，原子半径数量级为1010m，原子核半径数量级为1015m.4粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为()A粒子与电子根本无相互作用B粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D电子很小，粒子碰撞不到电子答案C解析粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有粒子质量的七千三百分之一，碰撞时对粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故正确选项是C.5卢瑟福提出原子核式结构的实验基础是粒子散射实验，在粒子散射实验中，大多数粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是()A粒子穿越金箔时距离原子核较近B粒子穿越金箔时距离原子核较远C粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D粒子穿越金箔时受到原子核与电子的作用力构成平衡力答案B解析根据粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，他认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量大多数粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，仍然沿着原来的方向运动6在粒子散射实验中，使少数粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的()A万有引力 B库仑力C磁场力 D核力答案B解析金原子核和粒子在距离很近时，产生较大的库仑力而使少数粒子发生大角度偏转7如图所示，X表示金原子核，粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的()答案D解析粒子离金核越远其斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确能力题8关于粒子散射实验，下列说法正确的是()A粒子穿过原子时，由于粒子的质量比电子大得多，电子不可能使粒子的运动方向发生明显的改变B由于绝大多数粒子穿过金箔后仍按原来方向前进，所以使粒子发生大角度偏转的原因是在原子中极小的区域内集中着对粒子产生库仑力的正电荷C粒子穿过原子时，只有少数粒子发生大角度偏转的原因是原子核很小，粒子接近原子核的机会很小D使粒子发生大角度偏转的原因是粒子穿过原子时，原子内部两侧的正电荷对粒子的斥力不相等答案ABC解析电子的质量很小，当和粒子作用时，对粒子运动的影响极其微小，A正确粒子发生大角度偏转，说明原子核的正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的区域内，所以B、C正确，D错误9若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度_；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I_.(已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示)答案 解析电子绕核运动的向心力是库仑引力提供的因为m2r，所以 其运动周期为T 其等效电流I 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375