4.1 4.2 电子的发现 原子的核式结构模型（word教参）- 【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（教科版）

解得T2＝291.2 K，即t2＝18.2 ℃。 (2)根据热力学第一定律得ΔU＝Q＋W， 外界对气体做的功W＝－p0·ΔV＝－1.92 J， 解得ΔU＝1.08 J。 即气体内能增加了1.08 J。 答案：(1)18.2 ℃　(2)增加了1.08 J 18．(14分)一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成。活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L＝0.5 m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动。A、B的截面积分别为SA＝40 cm2，SB＝20 cm2，A、B之间封闭着一定质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为p0＝1.0×105 Pa 的大气。当气缸内气体温度为T1＝525 K时两活塞静止于如图所示的位置。 (1)现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处？ (2)若在此变化过程中气体共向外放热500 J，求气体的内能变化了多少？ 解析：(1)活塞向右缓慢移动过程中，气体发生等压变化，由盖吕萨克定律有＝ 代入数值解得T2＝300 K。 (2)活塞向右移动过程中，外界对气体做功 W＝p0·3L(SA－SB)＝1×105×3×0.5×(4×10－3－2×10－3)J＝300 J 由热力学第一定律得 ΔU＝W＋Q＝300 J－500 J＝－200 J 即气体的内能减少200 J。 答案：(1)300 K　(2)减少200 J 1　电子的发现 2　原子的核式结构模型 新课程标准 素养目标 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.知道粒子比荷的测定方法及元电荷的概念。 3.了解α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。 4.知道原子和原子核的大小数量级，原子核的电荷数。 1.阴极射线、电子、比荷、元电荷、原子核、核式结构模型。(物理观念) 2.原子模型的建立。(科学思维) 3.阴极射线、比荷的测定、α粒子散射实验。(科学探究) 4.通过电子的发现培养学生分析问题、解决问题的能力，体会发现过程蕴含的科学方法；通过核式结构模型的建立培养学生抽象思维能力和想象力。(科学态度与责任) [知识梳理] 一、阴极射线 1．定义：稀薄气体放电时阴极发出的能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光的射线，称为阴极射线。 2．两种观点：电磁辐射和带电微粒。 3．电性确定：汤姆孙通过阴极射线在磁场或电场中的偏转，确定阴极射线为负电荷。 二、微粒比荷的测定　元电荷 1．比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷，是带电粒子的基本属性之一。 2．元电荷：能独立存在的最小电荷称为元电荷，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e＝1.6×10－19 C，电子质量me＝9.1×10－31 kg。 3．比荷的测定 如图所示为汤姆孙的气体放电管。 (1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向上偏转，说明它带负电荷。 (2)在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转。 (3)当运动电荷在D1、D2间受到电场力和洛伦兹力而平衡时得到的关系式为qE＝qvB。 (4)撤去D1、D2间的电场，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，若速度为v，磁感应强度为B，运动半径为R，可得到的关系式为qvB＝。 (5)联立以上两式可得比荷的表达式为＝。 三、原子的结构模型 1．汤姆孙原子模型 (1)模型特点：汤姆孙于1904年提出了原子模型，他认为原子是正电荷构成的一个密度均匀的球体，电子镶嵌其中。 (2)成功之处：能够解释电子轨道半径与电子数目的关系、解释元素的周期性、定性解释原子的光辐射现象。 2．卢瑟福的核式结构模型 (1)α粒子散射实验：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进或只发生很小的偏转，少数α粒子发生了较大角度偏转，极少数α粒子偏转角度甚至大于90°，有的甚至被弹回。 (2)卢瑟福的核式结构模型：原子中间有一个体积很小、带正电荷的核，原子核几乎集中了原子的全部质量，而电子在核外绕核运动。 (3)原子核的尺度：原子直径的数量级为10－10 m，原子核直径的数量级为10－15 m。 (4)局限性：模型与经典理论有矛盾，根据经典理论，电子在绕原子核做圆周运动过程中向外辐射电磁波，半径会越来越小，经大约10－11 s，就会坠入原子核中，原子将不复存在，但事实是原子很稳定。 [自主评价] 1．判断正误 (1)汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转证明了阴极射线带正电。(×) (2)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。(×) (3)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。(√) (4)原子核的电荷数等于核中的中子数。(×) 2．情景思考 图甲是汤姆孙的枣糕模型，图乙是α粒子散射