4.3 原子的核式结构模型- 【物理优课PPT】高中物理选择性必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

Nuclear structure model of atom 学习目标 学习目标 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 学习目标 学习目标 2 情景导入 万物的本原是什么？ 世界本原是水 “水生万物，万物复归于水” 德谟克利特 世界的本原是原子和虚空 “原子是不可再分的物质微粒，虚空 是原子运动的场所” 泰勒士 学习目标 3 情景导入 科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？ 这种射线称为阴极射线（cathode ray）。对这种射线本质的认识有两种观点：一种观点认为，它是一种电磁辐射；另一种观点认为，它是带电微粒。如何用实验判断哪一种观点正确呢？ 学习目标 4 情景导入 对阴极射线本质的认识有两种观点 德国 赫兹 这种射线的本质是一种电磁辐射的传播过程 英国 汤姆孙 这种射线的本质是一种高速带电微粒。 学习目标 5 一、电子的发现 1、汤姆孙实验装置及实验原理 阴极 阳极 荧光屏 缝隙 缝隙 金属板 ⑴ 阴极射线的产生机理：管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开”（即气体分子被电离），正电荷（即正离子）在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线。 ⑵ 阴极射线通过 A、B 形成一束细细射线。 ⑶ D1、D2之间加电场（或磁场）检测射线的带电性质。 学习目标 6 一、电子的发现 2、测定粒子的比荷 ⑴ 应用带电粒子在恒定电场中的偏转求比荷（电偏转） ① 两极板C、D间无电场和磁场时，粒子将打在荧光屏上的O点。 ② 在极板间施加电压U（上正下负），离开极板区域的粒子将打在荧光屏上的P点 ③ 在两极板间施加一个方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，则粒子在荧光屏上产生的光点又回到O点。 学习目标 7 一、电子的发现 2、测定粒子的比荷 ⑵ 应用带电粒子在恒定磁场中的偏转求比荷（磁偏转） ① 两极板C、D间无电场和磁场时，粒子将打在荧光屏上的O点。 ② 在两极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则离开极板区域的粒子将打在荧光屏上的P点。 ③ 再在极板间施加电压U（下正上负）则粒子在荧光屏上产生的光点又回到O点。 学习目标 8 一、电子的发现 3、汤姆孙发现电子 r qE P2 p1 p3    qvB + _ qʋB = qE 电场： 磁场： （比荷） 汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流。它是构成各种物质的共有成分。 组成阴极射线的粒子被称为电子。电子是比原子更基本的物质单元，是原子的组成部分。 学习目标 9 一、电子的发现 4、密立根测电子电量 电子电荷的精确测定是在1909〜1913年间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e的值为： e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C 密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是 e 的整数倍。 me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg 从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量为： 质子质量与电子质量的比值为： 学习目标 10 一、电子的发现 4、密立根测电子电量 电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是 e 的整倍 密立根 + + + + + + + - - - - - - - U mg qE d mg kv 静止：mg=qE 匀速：mg=kv e=1.602×10-19C 元电荷： me=9.109×10-31kg 学习目标 11 汤姆孙枣糕模型(西瓜模型) 汤姆孙——西瓜模型（枣糕模型） 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。 通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？ 这个模型能够解释一些实验现象。但德国物理学家勒纳德1903年做了一个实验，使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子。这说明原子不是一个实心球体，这个模型可能不正确。之后不久，α粒子散射实验则完全否定了这个模型。 学习目标 12 二、原子的核式结构模型 ⑴ α 粒子 α 粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的 4 倍、电子质量的 7300 倍。 1. α 粒子散射实验 1909 年，英国物理学家卢瑟