4.2 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（鲁科版）

8．如图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。 (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(图中未画出)，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，则电子的速度为多少？ (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，则粒子的荷质比是多少？ 解析：(1)根据题意粒子受到向下的电场力，而电场方向是向上的，故粒子带负电。 (2)粒子受两个力作用：电场力和洛伦兹力，两个力平衡，即有qE＝qvB，解得：v＝。 (3)根据洛伦兹力充当向心力：qvB＝m， 解得：＝。 又v＝，则＝。 答案：(1)负电　(2)　(3) 第2节　原子的核式结构模型 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。 2．知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义。 3．知道原子和原子核大小的数量级。 科学思维：1.领会卢瑟福原子核式结构实验的科学方法，培养学生的抽象思维能力和想象能力。 2．利用动力学观点与方法分析α粒子运动情形与轨迹。 3．利用能量观点分析计算库仑力对α粒子做功情况。 一、α粒子散射实验 1．实验装置(如图)： 2．实验方法 用由放射源发射的α粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的α粒子分布情况。 3．实验结果 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子的偏转角超过了90°，有的甚至被原路弹回，α粒子被反射回来的概率竟然有。 二、卢瑟福原子模型 1．核式结构模型 原子内部有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动。原子的核式结构模型又被称为行星模型。 2．原子的大小 (1)原子直径数量级：10－10 m。 (2)原子核直径数量级：10－15 m。 [基础知能小试] 1．判断下列说法的正误。 (1)α粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型。(×) (2)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。(√) (3)原子核的电荷数等于核中的中子数。(×) (4)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(√) 2．(多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是(　　) A．解释α粒子散射现象 B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小 C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 解析：α粒子散射实验现象与汤姆孙的枣糕模型相矛盾，卢瑟福的原子核式结构模型合理解释了该实验现象，并通过实验数据估算出了原子核直径的数量级为10－15 m，故A、B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子是由原子核和核外电子组成的，但不能说明原子核内存在质子，故C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。 答案：AB 要点一　α粒子散射实验现象的分析与理解 　如图所示为1909年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题： (1)什么是α粒子？ (2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？ (3)实验现象如何？ (4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？ 提示：(1)α粒子(He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核。质量是电子的7 300倍。 (2)①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。 ②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。 实验过程：α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α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向。带有放大镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目。 (3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°。 (4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射。 1．α粒子散射实验装置(如图) 2．实验现象(如图) (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。 (2)少数α粒子发生较大的偏转。 (3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°。 3．实验现象的分析 (1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。 (2)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。 (3)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在