第4章 3 原子的核式结构模型(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

3　原子的核式结构模型

[学业要求]

1．知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。

2．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。

3．了解α粒子散射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。

5．知道原子和原子核大小的数量级，原子核的电荷数。

一、阴极射线

1．产生：在研究气体导电的玻璃管内有__阴极__和__阳极__两极，当在两极间加上一定电压时，__阴__极便发出一种射线，这种射线就被称为阴极射线。

2．阴极射线的特点：碰到__玻璃__就使其上出现淡淡的荧光。

二、电子的发现

1．1897年，J.J.汤姆孙在研究阴极射线时，测出了阴极射线粒子的__比荷__，并确定了其带__负__电，组成阴极射线的粒子称为__电子__。

2．电子电荷的精确测定是在1909年至1913年间由__密立根__通过著名的“油滴实验”做出的。该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。电子电荷的值为e＝__1.602_176_634×10－19__ C，从实验测得的比荷及e的数值，可以确定电子的质量me＝__9.109_383_56×10－31__kg。

三、原子的核式结构模型

阅读教材，并回答：

1．教材图4.3­3所示α粒子散射实验的装置：

(1)α粒子散射实验装置是由什么构成的？

(2)实验装置各部分的作用是什么？

答案：(1)(2)略

2．在α粒子散射实验中通过放大镜观察到什么现象？

答案：略

[概念·规律]

1．汤姆孙的“枣糕模型”

内容：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。

2．α粒子散射实验

(1)α粒子

α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的__4__倍。

(2)实验方法

用α粒子源发射的α粒子束轰击__金箔__，用带有荧光屏的放大镜，在水平面内不同方向对__散射__的α粒子进行观察，根据散射到各方向的α粒子所占的__比例__，可以推知原子中正、负电荷的分布情况。

(3)实验装置

(4)实验现象

①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿__原来__的方向前进。

②少数α粒子发生了__大角度__偏转，极少数偏转的角度甚至__大于__90°，它们几乎被“撞了回来”。

(5)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了__核式__结构模型。

3．卢瑟福的核式结构模型

1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部__质量__，电子在正电体的外面__运动__。

四、原子核的电荷与尺度

1．下列说法正确的是(　　)

A．阴极射线本质是氢原子

B．阴极射线本质是电磁波

C．α粒子就是高速的电子

D．α粒子散射实验表明了原子的质量几乎全部都集中在原子核上

答案　D

2．(多选)下图是卢瑟福的α粒子散射实验装置示意图，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)

A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据

B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性

C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转

D．只有少数的α粒子发生大角度偏转

解析　α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，A正确；依据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，C错误；绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转，D正确。

答案　AD

探究点一　电子的发现

对阴极射线管装置及其射线的理解

(1)装置现象

真空玻璃管两极加上高电压→玻璃管壁上发出荧光。

(2)德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。

(3)猜想

①阴极射线是一种电磁辐射；

②阴极射线是带电微粒。

(4)英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，得知射线带负电并测出了其