4-03原子的核式结构模型-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第三册）

03.原子的核式结构模型 1 2023/2/26 这种从阴极发射出来的射线称为阴极射线。 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。 一.电子的发现 1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于1897年，发现电子。 一.电子的发现 1.实验研究：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了 证实这一点，从1890 年起他和他的助手进 行了一系列实验研究。 2.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。 一.电子的发现 3.实验步骤与原理： ①D1D2间不加电场与 磁场，粒子打在P1 ② D1D2间只加电场， 粒子打在P2 说明：粒子带负电 ③D1D2间再加垂直纸面向外的磁场，粒子打在P1 说明：极板间形成速度选择器： ④D1D2间撤去电场，粒子打在P3 说明：测出磁场中偏转的轨道半径R： 一.电子的发现 4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子 1897年，J.J.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，并求出了这种粒子的比荷。 他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。 由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子（也就是质子）比荷的近两千倍。J. J.汤姆孙认为，这可能表示阴极射线粒子电荷量的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得多。后来，他直接测到了阴极射线粒子的电荷量，尽管测量不很准确，但足以证明这种粒子电荷量的大小与氢离子大致相同，这就表明他当初的猜测是正确的。 后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。 一.电子的发现 5.电子的电量与质量：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。 电子的电量为：e＝1.602176634×10-19C 电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。 电子的质量为：me＝9.10938356×10-31kg 质子质量与电子质量的比值为： 发现电子以后，J.J.汤姆孙又进一步研究了许多新现象，他发现，不论阴极射线、光电流、热离子流还是β射线，它们都包含电子。也就是说，不论是由于正离子的轰击、紫外光的照射、金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。J. J.汤姆孙对证实电子的存在有很大贡献，因此公认他是电子的发现者。他因气体导电的研究获得1906年的诺贝尔物理学奖。 电子的发现是物理学史上的重要事件。人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。 一.电子的发现 1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种模型。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。有人形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 二.原子的核式结构模型 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。 二.原子的核式结构模型 2.α粒子散射实验：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。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知道α粒子就是氦原子核。 二.原子的核式结构模型 3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹 4.对α粒子散射实验的解释： ①不可能是电子造成的，因为它的质量只有 α 粒子的1/7300 ，它对 α 粒子的影响，完全可以忽略。 ②α粒子偏转主要是具有原子的大部分质量的带正电部分造成的 二.原子的核式结构模型 5.原子的核式结构模型：1911年，卢 瑟福提出：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（原子核）的外面运动。 这样，当α粒子接近原子时，电子对它的影 响可以忽略不计，但是，正电体对它的作用就 不同了。因为正电体很小，当α粒子进入原子 区域后，大部分离正电体很远，受