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

该高中物理课件聚焦“原子的核式结构模型”，核心知识点包括电子的发现、汤姆孙枣糕模型、α粒子散射实验及卢瑟福核式结构模型。课堂导入从阴极射线本质之争切入，通过汤姆孙实验验证粒子说引出电子，再以枣糕模型的局限为支架，过渡到α粒子散射实验对核式结构模型的建立。 其亮点在于以科学探究为主线，通过“设计实验探究阴极射线本质”等问题引导学生提出假设和方案，体现科学思维中的模型建构。结合密立根油滴实验、α粒子散射实验现象分析等实例，帮助学生建立原子核、核外电子等物理观念，既提升学生探究能力，也为教师提供清晰的教学逻辑和丰富的实验分析素材。

3.原子的核式结构模型 第四章 原子结构和波粒二象性 人教版选择性必修第三册 导入新课 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？ 导入新课 这种射线的本质是一种电磁辐射的传播过程。 这种射线的本质是一种高速带电微粒。 对阴极射线本质的认识有两种观点 德国赫兹 英国 汤姆孙 电磁波说 粒子说 学习目标 物理观念 建立原子的核式结构模型、原子核、核外电子、α粒子散射等核心概念。 科学思维 通过分析α粒子散射实验的现象，理解卢瑟福原子核式结构模型提出的逻辑，提升模型建构能力. 科学探究 设计分析α粒子散射实验，提高学生提出问题、作出假设、设计实验、分析数据和得出结论的能力。 科学态度 与责任 体会科学家面对实验现象与旧理论冲突时的坚持与探索精神，增强对科学本质的认识。 重点难点 重点 1.α粒子散射实验及原子的核式结构模型的建立； 2. 理解卢瑟福原子核式结构模型对α粒子散射实验的解释。 难点  1. 汤姆孙发现电子的理论推导； 2. 原子的核式结构模型的建立过程。 1. 电子的发现 2. 原子的核式结构模型 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第3节 原子的核式结构模型 一、电子的发现 第3节 原子的核式结构模型 一、电子的发现 当时，两种观点的支持者争执不下，谁也说服不了谁。为了找到有利于自己的证据，双方都做了许多实验。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。 一、电子的发现 思考：如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？ 让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转 阴极射线的本质是带电粒子流 阴极射线的本质是电磁波 发生了偏转 没有发生偏转 一、电子的发现 K A B D2 P2 p1 p3    D1 + _ + _ 1. 汤姆孙实验装置 ① K 产生阴极射线 ② A、B 形成一束细细射线 ③ D1、D2之间加电场或磁场检测射线的带电性质 ④ 荧光屏显示阴极射线到达的位置 J.J.汤姆孙气体放电管的示意图 一、电子的发现 2.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。 在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点。 施加如图电场后射线偏转，射在P2点。 发现阴极射线带负电 阴极射线是带负电的粒子 实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出偏转的荧光。 一、电子的发现 阴极射线过磁场实验 再加磁场抵消阴极射线的偏转，使荧光点从P2点回到P1，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大小、方向合适的磁场。 结论：所加磁场垂直纸面向外，且电场力等于磁场力，阴极射线带负电。 演示：阴极射线过磁场实验 一、电子的发现 为了使射线回到P1点 3.测定带电粒子的比荷 需在D1D2之间施加 垂直纸面向外的磁场 去掉D1D2之间的电场 射线在磁场作用下偏转，射在P3点。 一、电子的发现 密立根油滴实验：用喷雾的方法获得了带电油滴，然后把这些带不同质量和电荷量的油滴置入电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得带电油滴的电荷量。 4.密立根测电子电量 密立根 一、电子的发现 + + + + + + + - - - - - - - U mg qE d 静止：mg=qE mg kv 匀速：mg=kv e=1.602×10-19C 电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是 e 的整数倍 元电荷： me=9.109×10-31kg 电子质量： 电子比荷： 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。 阴极射线的本质：阴极射线的本质是电子。电子是原子的组成部分。电子的电荷量与氢离子的电荷量相同。 金属原子 原子核 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 拓展：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.汤姆生的杰出贡献，1906年他获得诺贝尔物理学奖。 J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙，因通过实验发现受电子照射的晶体中的干涉现象，1937年获得诺贝尔物理学奖。 G.P.汤姆孙(英国) 1892 ～ 1975 一、电子的发现 例1.(多选)下面对阴极射线的认识正确的是( 　)　　　　　　　　　　　　　 A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的 B.只要阴、阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生 C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线 D.阴、阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子才会脱离阴极 CD 二、原子的核式结构模型 第3节 原子的核式结构模型 二、原子的核式结构模型 1. 汤姆孙——枣糕模型（西瓜模型） 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。 后来实验中发现，高速运动的电子很容易穿透原子，说明原子不是实心球体，这个模型可能不正确。 元素周期律 阴极射线 光谱线    二、原子的核式结构模型 2.α粒子散射实验 （1）实验原理和实验装置 ＊ M 是一个带有光屏 S 的放大镜， 可以在水平面内转到不同的方向对散射的 α 粒子进行观察。 ＊ R 是被铅块包围的 α 粒子源 ＊ F 是金箔：接收 α 粒子的轰击 当 α 粒子打到金箔时，发生了 α 粒子的散射。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。 二、原子的核式结构模型 （2）实验现象 绝大多数 α 粒子穿过金箔后，基本上仍按原来方向前进 少数 α 粒子粒子发生了大角度偏转 极少数偏转角度甚至大于90°，就像被弹回来了一样 卢瑟福和他的学生惊呼：“这件事情是如此的不可能，就好像你用炮弹射向一层薄纸，但炮弹却被纸弹了回来”。 实验结果与之前预测完全不一致！原子结构模型必须重新构思！ 二、原子的核式结构模型 3. 对 α 粒子散射实验的解释 （1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？ 大角度的偏转不可能是电子造成的，因为它的质量只有 α 粒子的它对 α 粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。 （2）那有没有可能是由于穿过多层原子造成偏转角度增大呢？ 计算表明，由于每次的偏转方向都是随机的，最终发生大角度偏转的概率非常小，反弹的几率只有10-3500。 但实验中反弹的几率有 二、原子的核式结构模型 （3）西瓜模型能否解释大角度偏转呢？ 按照汤姆孙的“西瓜模型”正电荷在原子内部均匀分布，α粒子穿过原子时，受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。 “西瓜模型” ，虽然能够解释绝大多数的α粒子基本上仍沿原方向进行，但是却无法解释大角度散射的实验结果。 二、原子的核式结构模型 （4）卢瑟福对 α 粒子发生大角度偏转的解释 α 粒子 α 粒子在原子中某个地方遇到了质量，电量均比他们本身大的多的物体，而这种遇上的概率又很小。 占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内。 α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度偏转。 二、原子的核式结构模型 4. 卢瑟福——核式结构模型 ＊带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动 ＊在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核 ＊原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 α 粒子 原子核 质子 中子 核子 电子 原子 二、原子的核式结构模型 核外电子（Z 个） 原子 质子 中子 （原子核） 原子核的符号: X为元素符号 Z为质子数 A为质量数 5.原子核的电荷、电子数、原子序数 质子数( Z )＝核电荷数＝元素的原子序数＝核外电子数 质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数 二、原子的核式结构模型 6.原子核的尺度 通常用核半径表征核的大小。原子核的半径是无法直接测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。 α 粒子散射是估计核半径的最简单的方法。 对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15m，而整个原子半径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。 二、原子的核式结构模型 例2.关于α粒子散射实验（ ） A.绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转 B.α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C.α粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加 D.对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小 D 二、原子的核式结构模型 例3.对原子的认识,正确的是( 　) A.原子由原子核和核外电子组成 B.原子核的质量就是原子的质量 C.原子核的电荷数就是核中的质子数 D.原子序数等于核电荷数与电子电荷量大小的比值 AC 金属原子 原子核 三、课堂总结 第3节 原子的核式结构模型 三、课堂总结 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 原子半径数量级：10-10m 原子核半径数量级：10-l5m 电子的比荷 四、练习与应用 第3节 原子的核式结构模型 四、练习与应用 1.电子的发现为人类开启了探索微观世界的大门，最早测出电子的电荷量大小的实验是（　　） A．密立根油滴实验 B．α粒子散射实验 C．黑体辐射实验 D．光电效应实验 A 四、练习与应用 2. (多选)如图所示,一只阴极射线管的左侧不断有电子射出,在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下偏,若无导线AB时电子束打到右侧中心位置,则(　 ) A.导线AB中的电流从A流向B B.导线AB中的电流从B流向A C.要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变导线AB中的电流方向来实现 D.电子束的径迹与导线AB中的电流方向无关 BC 四、练习与应用 3.如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，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.绝大多数的α粒子发生大角度偏转 A 四、练习与应用 4.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的点电荷.如图所示,某次实验中,高速运动的α粒子被位于O点的金原子核散射,实线表示某α粒子运动的轨迹,M和N为轨迹上的两点,N点比M点离核远,则(　 ) A.α粒子在M点的加速度比在N点的小 B.α粒子在M点的速度比在N点的小 C.α粒子在M点的电势能比在N点的小 D.α粒子从M点运动到N点,静电力对它做的总功为负功 B Lavf59.6.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.63 $