2021-2022学年高一上学期生物人教版（2019）必修一4.3原子的核式结构模型

18581858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。辉光放电现象。18761876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出阴极发出的某种射线的撞击的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线阴极射线。第3节 原子的核式结构模型阴极（接电源的负极）发出的射线。阴极（接电源的负极）发出的射线。能使荧光物质发光。能使荧光物质发光。一、阴极射线一、阴极射线2.本质本质电磁波说：电磁波说：赫兹赫兹粒粒 子子 说：说：汤姆孙汤姆孙1.定义：定义：第3节 原子的核式结构模型J.J.汤姆逊，汤姆逊，英国物理学家，英国物理学家，电子的发现者。电子的发现者。由此推断阴极射线带由此推断阴极射线带有什么性质的电荷？有什么性质的电荷？带负电带负电+-+-1.1.金属板金属板D D1 1D D2 2之间未加电场时之间未加电场时 不偏转，射在不偏转，射在P P1 1点点2.2.金属板金属板D D1 1D D2 2之间加上电场时之间加上电场时 偏转，射在偏转，射在P P2 2点点P2KABP1P3D1D2所以这种射线的本质是一种所以这种射线的本质是一种高速粒子流高速粒子流。3.3.加一个磁场使射线不偏转，磁场方向怎样？加一个磁场使射线不偏转，磁场方向怎样？+-+-P2KABP1P3D1D2阴极射线是一种带负电的高速粒子流，阴极射线是一种带负电的高速粒子流，那么它的电量和质量是多少？那么它的电量和质量是多少？垂直纸面向外垂直纸面向外J.J.汤姆逊，汤姆逊，英国物理学家，英国物理学家，电子的发现者。电子的发现者。+-P2KABP1P3D1D24.4.去掉电场，只用磁场去掉电场，只用磁场 射线会落在射线会落在P P3 3处处在磁场中的轨迹是半径为在磁场中的轨迹是半径为r r的圆弧的圆弧+-所以高速粒子流的比荷所以高速粒子流的比荷阴极射线是一种带负电的高速粒子流，阴极射线是一种带负电的高速粒子流，那么它的电量和质量是多少？那么它的电量和质量是多少？垂直纸面向外垂直纸面向外3.3.加一个磁场使射线不偏转，磁场方向怎样？加一个磁场使射线不偏转，磁场方向怎样？J.J.汤姆逊，汤姆逊，英国物理学家，英国物理学家，电子的发现者。电子的发现者。1897 1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。的粒子流并求出了这种粒子的比荷。当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料不同材料的阴极做实验，所发出射线的粒子都有的阴极做实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷相同的比荷。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的构成各种物质的共有成分共有成分。并且测得这种粒子的比荷约为质子（氢离子）并且测得这种粒子的比荷约为质子（氢离子）比荷的比荷的20002000倍。倍。思考：是电荷比质子大？还是质量比质子小？思考：是电荷比质子大？还是质量比质子小？是电荷比质子大？还是质量比质子小？是电荷比质子大？还是质量比质子小？汤姆孙猜测：这可能表示阴极射汤姆孙猜测：这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个质子线粒子电荷量的大小与一个质子(氢离氢离子子)一样，而质量比质子一样，而质量比质子(氢离子氢离子)小得小得多。多。后来汤姆孙测得了这种粒子的电后来汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，由此荷量与氢离子电荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是正确的。可以看出他当初的猜测是正确的。进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的阴极做实验，做光进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的阴极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应实验、电效应实验、热离子发射效应实验、射线。都得到了相同的结果。射线。都得到了相同的结果。就把这种阴极射线命名为电子，就把这种阴极射线命名为电子，电子是原子的组成部分，是电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。比原子更基本的物质单元。汤姆孙正在研究阴极射线汤姆孙正在研究阴极射线密立根油滴实验密立根油滴实验电子的电量和质量具体是多少呢电子的电量和质量具体是多少呢？密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光光电效应电效应，特别是通过著名的油，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。滴实验，证明电荷有最小单位。获得获得19231923年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖二、密立根油滴实验二、密立根油滴实验1.1.密立根测：密立根测：2.2.根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量：3.3.质子与电子质量的比值：质子与电子质量的比值：且任何带电体的电量为且任何带电体的电量为e的整数倍。的整数倍。一、阴极射线：一、阴极射线：第3节 原子的核式结构模型 J.J.汤姆孙发现电子之后，人们汤姆孙发现电子之后，人们知道原子是可分的。原子中含有带知道原子是可分的。原子中含有带负电的电子，我们知道原子是不呈负电的电子，我们知道原子是不呈电性的，所以还应该含有带正电的电性的，所以还应该含有带正电的物质，而且几乎占有原子的全部质物质，而且几乎占有原子的全部质量。那么原子到底是什么结构的呢量。那么原子到底是什么结构的呢？第3节 原子的核式结构模型汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型：原子是一个球体，正电荷均匀分：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中并在振动。布在整个球体内，电子镶嵌其中并在振动。又叫枣糕又叫枣糕模型模型 西瓜模型西瓜模型第3节 原子的核式结构模型从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功成功的。的。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，19091909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用粒子粒子轰击金箔去轰击金箔去验证验证汤姆孙原子模型。汤姆孙原子模型。解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为解释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。一亿分之一厘米。粒子轰击金箔粒子轰击金箔原子va粒子vvvv实验现象实验现象绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进少数少数粒子（约占粒子（约占80008000分之一）发生了较大的偏转。分之一）发生了较大的偏转。极少数极少数粒子的偏转超过了粒子的偏转超过了90900 0,有的甚至几乎被撞了回来。有的甚至几乎被撞了回来。根据汤姆孙的模型，多数a粒子都应该沿原方向几乎不变,不应该发生大角度偏转的问题+卢瑟福：卢瑟福：“这是我一生中从未有的最难这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身上弹，结果被弹回来而打到自己身上”19081908年因他证明了放射性是原子的自然年因他证明了放射性是原子的自然衰变，获诺贝尔化学奖衰变，获诺贝尔化学奖实验结果与之前预测完全不一致，所以实验结果与之前预测完全不一致，所以原子结构模型必须重新构思原子结构模型必须重新构思!1 1微米厚的金箔含微米厚的金箔含30003000层原子层，绝大多层原子层，绝大多数数粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？什么？少数少数粒子的大角度偏转甚至反粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？弹是怎么造成的？欧内斯特卢瑟福新西兰著名物理学家，著名的原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家由实验结果，他提出新的原子结构模型由实验结果，他提出新的原子结构模型2.原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核里。核里。3.带带负负电电的的电电子子在在核核外外空间空间绕着核旋转绕着核旋转。三、原子的核式结构模型三、原子的核式结构模型1.在原子的中心有一个很小的核，叫做在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子核。第3节 原子的核式结构模型二、密立根油滴实验二、密立根油滴实验一、阴极射线：一、阴极射线：根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验数据，粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。核的大小。（1 1）原子的半径约为）原子的半径约为1010-10-10m m、原子核半径约是、原子核半径约是1010-15-15m m，原子，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2 2）原子核所带）原子核所带正电荷数正电荷数与核外与核外电子数电子数以及该元素在周期以及该元素在周期表内的表内的原子序数相等原子序数相等。原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷空旷”的，的，举一个简单的例子举一个简单的例子：露珠和体育场露珠和体育场体育场体育场原子原子原子核原子核原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度 1、在用、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的的粒子的运动情况是（粒子的运动情况是（）A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转B课堂课堂2、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果（粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在、证明了质子的存在B、证明了原子核是由质子和中子组成的、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上在一个很小的核上D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动动C课堂课堂3、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（迹哪些是不可能存在的（）BC课堂课堂4在在粒子散射实验中，没有考虑粒子散射实验中，没有考虑粒子跟电子的碰粒子跟电子的碰撞，其原因是（撞，其原因是（）A粒子不跟电子发生相互作用粒子不跟电子发生相互作用B粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略C电子的体积很小，电子的体积很小，粒子不会跟电子相碰粒子不会跟电子相碰D由于电子是均匀分布的，由于电子是均匀分布的，粒子所受电子作用的合粒子所受电子作用的合力为零力为零B 课堂课堂