4.3 原子的核式结构模型-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修三）

高中物理 选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性 4.3 原子的核式结构模型 电子的发现 知识点一 1．阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。 2．汤姆孙的发现：汤姆孙发现组成阴极射线的粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，但质量比氢离子小得多，后来把这种粒子成为电子。汤姆孙又证明了电子是原子的组成部分 3．电子的电荷量及电荷量子化 (1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19 C。 (2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 (3)电子的质量：me＝9.109 383 56×10－31 kg，质子质量与电子质量的比＝1 836。 说明：阴极射线实质是带负电的电子流。 原子的核式结构模型 知识点二 1．原子的“枣糕”模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，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，电子镶嵌在球中。 2．α粒子散射实验（1909年） ①实验装置：α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏。 ②实验现象：a.绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。 b.少数α粒子发生了大角度的偏转。 c.极少数α粒子的偏转角大于90°，甚至有极个别α粒子被反弹回来。 ③实验目的：证明汤姆孙原子模型是否正确。 ③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。 说明：卢瑟福作为导师，实际做实验的人是盖革（计数器），实验重复上千次，很无聊，但是认真做之后发现一个奇怪的现象，α粒子穿透金箔后没有打到荧光屏上，丢了。 2．卢瑟福的核式结构模型 1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核。它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动。 原子核半径的数量级是10－15 m，原子半径的数量级是10－10 m 核式结构 枣糕模型 原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内 说明：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的。 电子的发现 考点一 【例1.1】(多选)关于电子的发现，下列叙述中正确的是(　BCD　) 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．电子是第一种被人类发现的微观粒子 D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象 [解析：发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确。] 【练习1.1】(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是(　ACD　) A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的 B．物体所带电荷量可以是任意值 C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 [解析：密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10－19 C，并提出了电荷量子化的观点，故A、C正确，B错误；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D正确。] 【练习1.2】(多选)下列说法正确的是(　ABC　) A．电子是原子的组成部分 B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的 C．电子电荷的数值约为1.602×10－19 C D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷 [解析：电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的，选项A正确；电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，其测得电子电荷的值约为1.602×10－19 C，选项B、C正确；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，选项D错误。] 对α散射实验的理解 考点二 【例2.1】在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是(　C　) [解析：α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，库仑斥力越大，运动方向变化越明显，故C正确。] 【例2.2】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　B　) A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少 C．α粒子离开原子核的过程中，电势能增加 D．对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出α粒子的大小 [解析：由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，A错；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，但不能估算出α粒子的大小，D错；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大电势能减小，B对C错] 【练习2.1】(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(　AC　) A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜 B．金箔的厚度对实验无影响 C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象 D．实验装置放在空气中和真空中都可以 [解析：α粒子散射实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜，A正确；若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错误；若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C正确；若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，D错误。] 【练习2.2】卢瑟福在解释α粒子散射实验的现象时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，这是因为(　D　) A．α粒子与电子之间有相互斥力，但斥力很小，可忽略 B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零 C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子 D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略 【练习2.3】(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是(　BCD　) A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 [解析：原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错误，B正确；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远，因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D正确。] 【练习2.4】(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是(　AB　) A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力 C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径约是10－10 m [解析：由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，选项A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，选项B正确；原子核半径的数量级是10－15 m，原子半径的数量级是10－10 m，选项D错误。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性 4.3 原子的核式结构模型 电子的发现 知识点一 1．阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。 2．汤姆孙的发现：汤姆孙发现组成阴极射线的粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，但质量比氢离子小得多，后来把这种粒子成为电子。汤姆孙又证明了电子是原子的组成部分 3．电子的电荷量及电荷量子化 (1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19 C。 (2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 (3)电子的质量：me＝9.109 383 56×10－31 kg，质子质量与电子质量的比＝1 836。 说明：阴极射线实质是带负电的电子流。 原子的核式结构模型 知识点二 1．原子的“枣糕”模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，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，电子镶嵌在球中。 2．α粒子散射实验（1909年） ①实验装置：α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏。 ②实验现象：a.绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。 b.少数α粒子发生了大角度的偏转。 c.极少数α粒子的偏转角大于90°，甚至有极个别α粒子被反弹回来。 ③实验目的：证明汤姆孙原子模型是否正确。 ③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。 说明：卢瑟福作为导师，实际做实验的人是盖革（计数器），实验重复上千次，很无聊，但是认真做之后发现一个奇怪的现象，α粒子穿透金箔后没有打到荧光屏上，丢了。 2．卢瑟福的核式结构模型 1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核。它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动。 原子核半径的数量级是10－15 m，原子半径的数量级是10－10 m 核式结构 枣糕模型 原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内 说明：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的。 电子的发现 考点一 【例1.1】(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．电子是第一种被人类发现的微观粒子 D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象 【练习1.1】(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是(　 　) A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的 B．物体所带电荷量可以是任意值 C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 【练习1.2】(多选)下列说法正确的是(　 　) A．电子是原子的组成部分 B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的 C．电子电荷的数值约为1.602×10－19 C D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷 对α散射实验的理解 考点二 【例2.1】在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是(　 　) 【例2.2】关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　 　) A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少 C．α粒子离开原子核的过程中，电势能增加 D．对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出α粒子的大小 【练习2.1】(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(　 　) A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜 B．金箔的厚度对实验无影响 C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象 D．实验装置放在空气中和真空中都可以 【练习2.2】卢瑟福在解释α粒子散射实验的现象时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，这是因为(　 　) A．α粒子与电子之间有相互斥力，但斥力很小，可忽略 B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零 C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子 D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略 【练习2.3】(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是(　 　) A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 【练习2.4】(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是(　 　) A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力 C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径约是10－10 m 1 学科网（北京）股份有限公司 $$