4.3原子的核式结构模型-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三学案 第四章 原子结构和波粒二象性 第3节 原子的核式结构模型 一、新课标要求 1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量。 2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。 3.知道粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象。 4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，知道原子核半径的数量级。 二、科学素养要求 1.物理观念：知道阴极射线及本质，了解电子及其比荷，知道原子的核式结构模型及原子核的电荷量与尺度。 2.科学思维：知道电子的电荷量、原子的核式结构模型，能够通过科学推理解决相关的问题。 3.科学探究：探究阴极射线的本质，理解粒子散射实验，揭示实验本质，得出结论，体会科学家的探索方法，提高观察与实验的能力。 4.科学态度与责任：通过学习体验科学家探索科学的艰辛，坚持实事求是的科学态度，培养积极探索科学的兴趣。 三、教材研习 要点 原子的核式结构模型 1911年，卢瑟福提出了自己的原子结构模型①，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。正电体的尺度是很小的，称为原子核。 自主思考 ①在探究原子内部结构的过程中，卢瑟福说:“我知道了，原子到底是什么样的……可以将它想象成一个小的太阳系。”怎样理解这段话？ 答案：提示在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核，带负电的电子在核外空间运动，这就像行星绕太阳运转一样，原子内部就像一个小型的太阳系。 名师点睛 理解建立核式结构模型的要点： （1）汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射。 （2）原子核外电子不会使粒子的速度发生明显改变。 （3）少数粒子发生了大角度偏转，极少数甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用。 （4）绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内。 四、互动探究 探究点一、电子的发现 情境探究 1.在如图所示的演示实验中，和之间加上高电压后，玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光。 （1）人们对这种阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是电磁辐射，另一种观点认为是带电微粒，如何用实验判断哪种观点正确？ （2）根据带电粒子在电、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的电性？ 探究归纳 1.对阴极射线本质的认识——两种观点 两种观点 代表人物 观点内容 电磁波说 赫兹 阴极射线是一种电磁辐射 粒子说 汤姆孙 阴极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的变化和电场的情况确定阴极射线带电性质。 如图所示带电粒子在电场中运动，受电场力作用运动发生改变（粒子重力忽略不计）。带电粒子在不受其他力时，沿电场线方向偏转时，粒子带正电，逆电场线方向偏转时，粒子带负电。 （2）方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。 如图所示粒子将受到洛伦兹力作用，速度方向始终与洛伦兹力方向垂直，利用左手定则，即可判断粒子的电性。如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；如做逆时针的圆周运动，则粒子带负电。 3.电子比荷（或电荷量）的测定方法 （1）让粒子通过正交的电磁场（如图），让其做直线运动，根据二力平衡，即得到粒子的运动速度。 （2）在其他条件不变的情况下，撤去电场，保留磁场让粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力即，根据粒子运动的轨迹由几何知识求出其半径，得。 （3）当电子在匀强电场中偏转时，，测出电场中的偏转量也可以确定比荷。 4.电子发现的意义 电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现，打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构。从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代。汤姆孙也由于发现了电子，不仅荣获了1906年诺贝尔物理学奖，而且被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。 探究应用 例（多选）关于电子的发现，下列叙述中正确的是( ) A. 电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的 B. 电子的发现，说明原子具有一定的结构 C. 电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒 D. 电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象 。 迁移应用 1.关于电荷的电荷量下列说法错误的是( ) A. 电子的电荷量是由密立根通过油滴实验测得的 B