高中物理 第十八章 原子结构 1 电子的发现 2 原子的核式结构模型同步备课学案 新人教版选修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散1 电子的发现 2 原子的核式结构模型目标定位1.知道阴极射线是由电子组成的以及电荷量是量子化的.2.了解粒子散射实验的原理和现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容.3.知道原子和原子核的大小数量级，原子核的电荷数一、阴极射线1实验图1如图1所示，真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，接感应圈的负极，A是金属环制成的阳极，接感应圈的正极，会在K、A间产生近万伏的高电压，可观察到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影2阴极射线荧光的实质是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线【深度思考】阴极射线中的粒子全部来源于阴极吗？答案在通常情况下，气体是不导电的，在强电场条件下，气体能够被电离而导电在高真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极对于真空度不高的放电管，粒子还可能来自管中的气体【例1】(多选)下面对阴极射线的认识正确的是()A阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C阴极射线是真空玻璃管内由阴极发生的射线D阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的电场力作用而脱离阴极解析阴极射线是由阴极直接发出的，故A错误；只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的电场力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确；阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线，C正确答案CD阴极射线的实质是带负电的电子流，电子在电场(或磁场)中运动时所受的电场力(或洛伦兹力)远大于其自身的重力，故研究阴极射线在电、磁场中的运动时，除题目特别说明外，一般不考虑重力的影响二、电子的发现1汤姆孙根据阴极射线分别通过电场或磁场发生偏转，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流，并求出其比荷2换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，证明这种粒子是构成各种物质的共有成分3密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷量电子电荷量一般取e1.6×1019_C，电子质量me9.1×1031_kg.【例2】(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是()A电子是原子核的组成部分B电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的C电子电荷量的数值约为1.602×1019 CD电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷解析电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比答案BC【例3】电子的电荷量最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图2所示，两块水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而起电，油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为d，不计空气阻力和浮力图2(1)调节两板的电势差u，当uU0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差uU时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间t运动到下极板，求此油滴的电荷量Q.解析(1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得：qm1g，得qm1g.(2)油滴加速下落，其所带电荷量为Q，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时的加速度的大小为a，由牛顿第二定律和运动学公式得：m2gQm2a，dat2，解得Q.答案(1)(2)解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力在本题中，油滴是个实物粒子，受重力较大，且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动，不能忽略其重力；(2)对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；(3)选用恰当的物理规律列方程求解三、粒子散射实验1粒子从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍2实验装置和实验现象(1)装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图3所示 图3(2)现象：绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进少数粒子发生较大的偏转极少数粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.【深度思考】粒子散射实验现象能否定汤姆孙原子模型的依据是什么？答案(1)粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，粒子不会发生偏转(2)粒子正对着电子射来，质量远小于粒子的电子不可能使粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹【例4】(多选)如图4为卢瑟福所做的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，下述说法中正确的是()图4A相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少D放在C、D位置时屏上观察不到闪光解析在卢瑟福粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度大于90°，极个别粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错，C对答案AC粒子散射实验问题(1)明确实验装置中各部分的组成及作用(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”粒子的运动情况针对训练卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()答案D解析粒子轰击金箔后偏转，越靠近金原子核，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确四、卢瑟福原子核式结构模型1内容：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内，带负电的电子在核外空间绕核旋转2对粒子散射实验现象的解释(1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少(3)如果粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图5所示 图53原子核的电荷与尺度(1)原子内的电荷关系各种元素的原子核的电荷数，即原子内含有的电子数，非常接近它们的原子序数(2)原子核的组成原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数(3)原子核的大小对于一般的原子核，实验确定的核半径R的数量级为1015_m，而整个原子半径的数量级是1010_m因而原子内部十分“空旷”【例5】(多选)关于粒子的散射实验，下列说法中正确的是()A该实验说明原子中正电荷是均匀分布的B粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C只有少数粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上D卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构理论解析粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确；卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确答案BCD对粒子散射实验要清楚两点：一是粒子散射实验的实验现象；二是对实验现象的微观解释原子的核式结构1(电子的发现及对电子的认识)(多选)关于阴极射线的性质，判断正确的是()A阴极射线带负电B阴极射线带正电C阴极射线的比荷比氢原子比荷大D阴极射线的比荷比氢原子比荷小答案AC解析通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确2(电子的发现及对电子的认识)(多选)如图6所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则()图6A导线中的电流由A流向BB导线中的电流由B流向AC如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现D电子的径迹与AB中电流的方向无关答案BC解析阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里；由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A.电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变3(粒子散射实验的理解)(多选)关于粒子散射实验，下列说法正确的是()A在实验中，观察到的现象是：绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转B使粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当粒子接近核时，是核的斥力使粒子发生明显偏转；当粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量答案AC解析粒子散射实验的现象是：绝大多数粒子几乎不发生偏转；少数粒子发生了较大角度的偏转；极少数粒子发生了大角度偏转，A正确；当粒子接近核时，是核的斥力使粒子发生明显偏转，B错误；从绝大多数粒子几乎不发生偏转，推测使粒子受到排斥力的核体积极小，C正确；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，D错误4(原子的核式结构模型)(多选)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内D带负电的电子在核外绕着核旋转答案ACD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内，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5(原子的核式结构模型)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，其偏转轨道可能是下图中的()答案D解析粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确题组一电子的发现及对电子的认识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(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”下列关于电子的说法正确的是()A任