第四章 1 1.电子的发现 2.原子的核式结构模型-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

1．电子的发现 2．原子的核式结构模型 【核心素养目标】 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与尺度。 科学思维 体会电子发现过程中所蕴含的科学方法。 科学探究 理解α粒子散射实验，学习科学家的探索方法，提高观察能力与实验能力。 一、电子的发现 1．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，确定阴极射线微粒为负电荷。 2．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，电子静质量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＝。 二、原子的核式结构模型 1．汤姆孙原子模型 (1)模型：假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。 (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。 学生用书↓第71页 2.α粒子散射实验　原子核式结构模型 (1)α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转，少数α粒子发生了较大的偏转，大约1/8 000的α粒子偏转角度超过了90°，极少数α粒子甚至被“弹”回来。 (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10－10m，原子核直径的数量级为10－15m。 (4)局限性：原子核式结构模型与经典理论有一定的差异，根据经典理论，电子在绕原子核做圆周运动过程中向外发射电磁波，轨道半径会越来越小，经大约10－11s，就会坠入原子核中，原子将不复存在，但事实是原子很稳定。 1．判断正误 (1)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光。(　　) (2)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。(　　) (3)卢瑟福认为原子核很小，集中了原子所有质量和正电荷。(　　) (4)原子中所有正电荷都集中在原子核内。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 2．链接实景 由原子的半径和原子核的半径数值可推知，原子核体积只占原子体积的，其空旷程度可想而知。据此，你能否说明产生α粒子散射现象的原因？可得到怎样的启示？ 提示：由于α粒子的质量远大于电子质量，电子不可能使其发生大角度偏转，产生大角度偏转的原因应该是原子核，由于原子核非常小，入射的α粒子绝大多数距原子核很远。只有极少数α粒子靠近原子核，由于其库仑斥力而使α粒子发生大角度偏转。由α粒子散射现象可知，原子核非常小；能够使α粒子发生大角度偏转，说明原子核聚集了原子的绝大部分质量且带正电的物质。 知识点一　电子的发现和比荷的测定 　　在如图所示的演示实验中，K和A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？ 提示：(1)可以让阴极射线通过电场或磁场，比如射线沿垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转，则说明该射线是由带电微粒组成的。 (2)判断粒子所带电荷的正负，可以让粒子以一定的初速度垂直于电场线的方向进入一匀强电场，如果粒子沿着电场线的方向偏转，则粒子带正电，反之则带负电。也可以让粒子以一定的速度垂直于磁感线的方向进入一匀强磁场，由左手定则也可以判断粒子的电性。 1．对阴极射线的认识 (1)阴极射线带电性质的判断方法 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带电的性质。 学生用书↓第72页 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