4.3原子的核式结构模型 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章 原子结构和波粒二象性 人教版（2019）选择性必修 第三册 第三节 原子的核式结构模型 课堂导入 科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？ 一、电子的发现 这种射线称为阴极射线，对阴极射线本质的认识有两种观点 认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射，代表人物赫兹 另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙  汤姆孙 英国 赫兹 德国 一、电子的发现 1.汤姆孙实验装置 小孔AB：使由K发出的粒子形成一束细细的射线 平行的金属板之间夹有电场 阴极K：发出带电粒子 通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹 2.实验过程 说明射线带负电 现象：在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，施加电场后射线向正极板偏转 一、电子的发现 2.实验过程 去掉D1、D2间的电场E，只保留向外的磁场B，阴极射线在有磁场的区域偏转如图。 .. 说明射线带负电 一、电子的发现 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。 他还发现用不同材料的阴极做实验，比荷数值都相同。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。 汤姆孙还由实验测得的阴极射线的比荷是氢离子的比荷近2000倍。可能表示阴极射线粒子的电荷量与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多。后来，汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量，尽管当时测量很不准确，表明他当初的猜测是正确的。 这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。 3.实验结论： 电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。 一、电子的发现 4.电子的电荷量 密立根 密立根通过“油滴实验”测出电子的电荷量；更重要的发现：电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 电子的电荷量e=1.6022×10－19 C 电子的质量m=9.1094×10－31 kg 质子质量是电子质量的1836倍 一、电子的发现 正离子的轰击 紫外线照射 放射性物质 阴极射线 光电流 β射线 电子 金属受热 热离子流 发现电子以后，汤姆孙进一步研究又发现了许多新现象： 由于J.J.汤姆孙的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖。 一、电子的发现 二、原子的核式结构模型 1.汤姆孙的原子模型： 原子是一个球体，里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“西瓜模型”“枣糕模型”。 正电荷 电子 2.粒子散射实验 1909 年，英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的研究时，所用仪器的示意图。 二、原子的核式结构模型 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； ③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来” ②少数α粒子（约占 ）发生了大角度偏转 J.J.汤姆孙的原子结构模型无法解释大角度偏转的实验结果 表明原子内部绝大部分是“空”的 表明原子内部有“正电荷集中”的区域 作用力很大，质量很大的核。 二、原子的核式结构模型 4.卢瑟福——核式结构模型 ⑶带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动 ⑴在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核 ⑵原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 二、原子的核式结构模型 4.卢瑟福——核式结构模型 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。 二、原子的核式结构模型 Ze是原子核的电荷，单位是库仑；Z是原子序数，也是原子核的电荷数，它表示原子核的电荷是一个电子电荷（绝对值）的多少倍。Z是没有单位的，或者说Z的单位是1。 说明：原子核所带正电荷数 = 核外电子数 = 该元素在周期表内的原子序数。 1.原子核的电荷 三、原子核的电荷与尺度 原子核的半径是很难测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。α粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15 m，而整个原子半径的数量级是10-10 m，两者相差十万倍之多。 核半径的数量级为10-15 m 原子半径的数量级是10-10 m 原子内部是十分“空旷”的 2.原子核的尺度 三、原子核的电荷与尺度 课堂小结 卢瑟福——核式结构模型 原子的结构模型 原子的核式结构模型 电子的发现 原子核所带正电荷数=核外电子数 =该元素在周期表内的原子序数 原子核的 电荷和尺度 汤姆孙——枣糕模型（西瓜模型） 密立根油滴实验：测得电荷量e=1.602×10-19C 原子核半径数量级10-l5m；原子半径数量级10-10m 电子的比荷 ——典例分析 【例1】如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是 A.该实验可在空气中进行 B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C.卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型 D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 C ——典例分析 【例2】关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是 A.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷” B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力 D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力 A ——典例分析 【例3】下列对原子及原子核的认识，正确的是 A.原子由原子核和核外电子组成 B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量 C.原子核半径的数量级为10-10 m D.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷 A ——典例分析 【例4】汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)电子的比荷。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $