第16讲 原子的核式结构模型【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第16讲 原子的核式结构模型 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。 1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，知道电荷是量子化的。 2.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容。 3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数。 ( 知识精讲 ) 知识点01 电子的发现 1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。 2．汤姆孙的探究 根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子。 3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19C(保留两位有效数字)。 4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 5．电子的质量me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为＝1836。 【知识拓展】 1．对阴极射线的认识 (1)对阴极射线本质的认识——两种观点 ①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射； ②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流； (2)阴极射线带电性质的判断方法 ①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质； ②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质。 (3)实验结果：根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。 2．电子发现的意义 (1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒； (2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分； (3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。 【即学即练1】电子的发现揭示了（　　） A．原子可再分 B．原子具有核式结构 C．原子核可再分 D．原子核由质子和中子组成 【答案】A 【分析】电子的发现，不仅揭示了电的本质，而且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；故选A。 【即学即练2】物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中正确的是（ ） A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子核可再分 B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型 C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应 D．玻尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念 【答案】B 【分析】A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子可再分，A错误； B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型，B正确； C．爱因斯坦提出了光量子理论成功解释了光电效应，但不是爱因斯坦发现了光电效应，C错误； D．普朗克最早提出了量子化理论，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念。D错误。 故选B。 知识点02 原子的核式结构模型 1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 2．粒子散射实验： (1)粒子散射实验装置由粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。 (2)实验现象 ①绝大多数的粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进； ②少数粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。 (3)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。 3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。 4.原子核的电荷与尺度 （1）原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。 （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：用核半径描述核的大小；一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多。 【知识拓展】 1．实验现象的分析 (1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变； (2)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某