《高中物理 第3章 原子世界探秘 3.1 電子的發(fā)現及其重大意義 3.2 原子模型的提出導學案 滬科版選修35》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第3章 原子世界探秘 3.1 電子的發(fā)現及其重大意義 3.2 原子模型的提出導學案 滬科版選修35（9頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 學案1　電子的發(fā)現及其重大意義 學案2　原子模型的提出 [學習目標定位] 1.知道陰極射線的組成，電子是原子的組成部分.2.了解湯姆生發(fā)現電子的研究方法及蘊含的科學思想.3.了解α粒子散射實驗的實驗器材、實驗原理和實驗現象.4.知道盧瑟福的原子核式結構模型的主要內容.5.知道原子和原子核大小的數量級，原子的組成及帶電情況． 1．電場和磁場對電荷的作用力 (1)電場力F＝qE，正電荷受力方向與場強E方向相同，負電荷受力方向與場強E方向相反． (2)洛倫茲力：磁場對運動電荷的作用力F＝qvB，其方向可用左手定則判斷． 2．關于陰極射線的爭論 圖1 如圖1所示，將

2、陰極射線管的陰極和陽極接上高壓電源后，用真空泵逐漸抽去管內的空氣，管內就會產生氣體放電現象，并發(fā)出光來，當氣壓降得很低時，管內變暗，不再發(fā)光，但此時由陰極發(fā)射出的射線，能使熒光物質發(fā)光． 3．湯姆生對陰極射線本質的探究 結論：湯姆生通過實驗得出，陰極射線是一種帶負電的質量很小的粒子，物理學中稱為電子，電子是原子的組成部分． 4．α粒子散射實驗 絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉，有的α粒子偏轉角超過90，極少數α粒子甚至被反彈回來． 5．盧瑟福的核式結構模型 核式結構模型：原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子核集中了全部的正電荷和幾乎

3、全部質量；帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉． 6．原子核的電荷和尺寸 (1)原子核電荷數非常接近于它們的原子序數，與核外電子數相等． (2)對于一般原子核，核半徑的數量級為10－15 m，而整個原子半徑的數量級是10－10 m. 一、對陰極射線及電子比荷的研究 [問題設計] 如圖2所示為測定陰極射線粒子比荷的裝置，從陰極K發(fā)出的陰極射線通過一對平行金屬板D1、D2間的勻強電場，發(fā)生偏轉． 圖2 (1)在D1、D2間加電場后射線偏到P2，則由電場方向知，該射線帶什么電？ (2)再在D1、D2間加一磁場，電場與磁場垂直，讓射線恰好不偏轉．設電場強度為E，磁感應強度為B，

4、則電子的速度多大？ (3)撤去電場，只保留磁場，使射線在磁場中做圓周運動，若測出軌道半徑為r，則粒子的比荷是多大？ 答案　(1)負電 (2)粒子受兩個力作用：電場力和磁場力，兩個力平衡，即有qE＝qvB，得：v＝ (3)根據洛倫茲力充當向心力：qvB＝m，得出：＝. 又v＝，則＝.測出E、B、r即可求出比荷. [要點提煉] 1．讓陰極射線通過一對平行板間的勻強電場，根據偏轉現象，證明它是帶負電的粒子流． 2．當板間加電場時，電子在板間做類平拋運動． 3．當既加電場又加磁場時，射線不偏轉，說明受到的電場力和洛倫茲力平衡． 4.通過實驗：巧妙利用電場力與洛倫茲力平衡，確定了陰

5、極射線的速度，并測量出粒子的比荷． 5．改變陰極材料時，測得的比荷也相同，這表明這種粒子是多種材料的共同成份． 二、α粒子散射實驗及原子核式結構模型 [問題設計] 閱讀課本“α粒子散射實驗”，說明： (1)α粒子散射實驗裝置由幾部分組成？實驗過程是怎樣的？ (2)盧瑟福的核式結構模型對α粒子散射實驗是如何解釋的？ 答案　(1)實驗裝置： ①放射源：釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能α粒子，帶兩個單位的正電，質量為氫原子質量的4倍． ②金箔：特點是金原子的質量大，且易延展成很薄的箔． ③放大鏡：能繞金箔在水平面內轉動． ④熒光屏：熒光屏裝在放大鏡上． ⑤整個實驗過程在真

6、空中進行．金箔很薄，α粒子(He)很容易穿過． 實驗過程： α粒子經過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力作用，一些α粒子會改變原來的運動方向．帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉動，以統(tǒng)計向不同方向散射的α粒子的數目． (2)盧瑟福的核式結構模型對α粒子散射實驗的解釋(如圖所示)： 由于原子核很小，大部分α粒子穿過金箔時都離核很遠，受到的斥力很小，它們的運動幾乎不受影響；只有極少數α粒子從原子核附近飛過，明顯地受到原子核的庫侖斥力而發(fā)生大角度的偏轉． [要點提煉] 1．α粒子散射實驗的結果 (1)絕大多數的α粒子穿過金箔后沿原來的

7、方向前進； (2)少數α粒子發(fā)生了大角度的偏轉； (3)有少數α粒子的偏轉角超過90，甚至有極少數α粒子被反彈回來． 2．核式結構模型 盧瑟福依據α粒子散射實驗的結果，提出了原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，叫原子核．原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉． 例1　如圖3所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，觀察到的現象，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多 B．放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次

8、數只比A位置時稍少些 C．放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光 D．放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數極少 解析　根據α粒子散射現象，絕大多數α粒子沿原方向前進，少數α粒子發(fā)生較大偏轉，偏轉的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞了回來”．故本題應選擇A、B、D. 答案　ABD 例2　盧瑟福原子核式結構理論的主要內容有(　　) A．原子的中心有個核，叫原子核 B．原子的正電荷均勻分布在整個原子中 C．原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里 D．帶負電的電子在核外繞著核旋轉 解析　盧瑟福原子核式結構理論的主要內容是：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原

9、子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉，由此可見，B選項錯誤，A、C、D選項正確． 答案　ACD 電子的發(fā)現和原子的核式結構模型 1．盧瑟福提出原子的核式結構學說的依據是用α粒子轟擊金箔，實驗中發(fā)現α粒子(　　) A．全部穿過或發(fā)生很小偏轉 B．絕大多數穿過，只有少數發(fā)生較大偏轉，有的甚至被彈回 C．絕大多數發(fā)生很大偏轉，甚至被彈回，只有少數穿過 D．全部發(fā)生很大偏轉 答案　B 解析　盧瑟福的α粒子散射實驗結果是絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，故選項A錯誤． α粒子被散射時只有少數發(fā)生了較大角度偏轉，并且有極少

10、數α粒子偏轉角超過了90，有的甚至被彈回，偏轉角幾乎達到180，故選項B正確，選項C、D錯誤． 2．盧瑟福的α粒子散射實驗的結果顯示了下列哪些情況(　　) A．原子內存在電子 B．原子的大小為10－10 m C．原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上 D．原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里 答案　D 解析　根據α粒子散射實驗現象，絕大多數α粒子穿過金箔后沿原來方向前進，少數發(fā)生較大的偏轉，極少數偏轉角超過90，可知A、C錯．而實驗結果不能判定原子的大小為10－10 m，B錯，故選D. 3．電子所帶電荷量的精確數值最早是由美國物理學家密立根通過油滴實驗測得的，他測定了數

11、千個帶電油滴的電荷量，發(fā)現這些電荷量都等于某個最小電荷量的整數倍，這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量．密立根實驗的原理如圖4所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負電．從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場中，小油滴由于摩擦而帶負電，調節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡，已知小油滴靜止處的電場強度是1.92105 N/C，油滴半徑是1.6410－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求：油滴所帶的電荷量；這個電荷量是電子電荷量的多少倍？(電子電荷量e＝1.610－19 C) 圖4 答案　8.0210－19 C　5 解析　小油滴的

12、質量m＝ρV＝ρπr3① 由題意知mg＝Eq② 由①②兩式可得： q＝＝ C ＝8.0210－19 C 小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的≈5倍 [基礎題] 1．關于陰極射線的本質，下列說法正確的是(　　) A．陰極射線本質是氫原子 B．陰極射線本質是電磁波 C．陰極射線本質是電子 D．陰極射線本質是X射線 答案　C 解析　陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設，是錯誤的． 2．關于電子的下列說法中，正確的是(　　) A．發(fā)現電子是從研究陰極射線開始的 B．任何物質中均有電子，它是原子的組成部分 C．

13、電子發(fā)現的意義是：使人們認識到原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也具有復雜的結構 D．電子是帶正電的，它在電場中受到的電場力方向與電場線的切線方向相同 答案　ABC 3．關于盧瑟福核式結構學說的內容，下列說法中正確的是(　　) A．原子是一個質量均勻分布的球體 B．原子的質量幾乎全部集中在原子核內 C．原子的正電荷全部集中在一個很小的核內 D．原子核的半徑約為10－10m 答案　BC 解析　原子由原子核和電子組成，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質量，原子半徑數量級為10－10m，原子核半徑數量級為10－15m. 4．α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，

14、是因為(　　) A．α粒子與電子根本無相互作用 B．α粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的 C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計 D．電子很小，α粒子碰撞不到電子 答案　C 解析　α粒子與電子之間存在著相互作用力，這個作用力是庫侖引力，但由于電子質量很小，只有α粒子質量的七千三百分之一，碰撞時對α粒子的運動影響極小，幾乎不改變運動方向，就像一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，故正確選項是C. 5．盧瑟福提出原子核式結構的實驗基礎是α粒子散射實驗，在α粒子散射實驗中，大多數α粒子穿越金箔后仍然沿著原來的方向運動，其較為合理的解釋是(　　) A．α粒子穿越金箔時距離原子核

15、較近 B．α粒子穿越金箔時距離原子核較遠 C．α粒子穿越金箔時沒有受到原子核的作用力 D．α粒子穿越金箔時受到原子核與電子的作用力構成平衡力 答案　B 解析　根據α粒子散射實驗現象，盧瑟福提出了原子的核式結構，他認為原子的中心有一個很小的核，聚集了原子的全部正電荷和幾乎全部質量．大多數α粒子穿越金箔時距離金原子核較遠，所以受到原子核的作用力較小，仍然沿著原來的方向運動． 6．在α粒子散射實驗中，使少數α粒子發(fā)生大角度偏轉的作用力是原子核對α粒子的(　　) A．萬有引力 B．庫侖力 C．磁場力 D．核力 答案　B 解析　金原子核和α粒子在距離很近時，產生較大

16、的庫侖力而使少數α粒子發(fā)生大角度偏轉． 7．如圖所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它們入射時的動能相同，其偏轉軌道可能是圖中的(　　) 答案　D 解析　α粒子離金核越遠其斥力越小，軌道彎曲程度就越小，故選項D正確． [能力題] 8．關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是(　　) A．α粒子穿過原子時，由于α粒子的質量比電子大得多，電子不可能使α粒子的運動方向發(fā)生明顯的改變 B．由于絕大多數α粒子穿過金箔后仍按原來方向前進，所以使α粒子發(fā)生大角度偏轉的原因是在原子中極小的區(qū)域內集中著對α粒子產生庫侖力的正電荷 C．α粒子穿過原子時，只有少數粒子發(fā)生大角度偏轉的原

17、因是原子核很小，α粒子接近原子核的機會很小 D．使α粒子發(fā)生大角度偏轉的原因是α粒子穿過原子時，原子內部兩側的正電荷對α粒子的斥力不相等 答案　ABC 解析　電子的質量很小，當和α粒子作用時，對α粒子運動的影響極其微小，A正確．α粒子發(fā)生大角度偏轉，說明原子核的正電荷和幾乎全部的質量集中在一個很小的區(qū)域內，所以B、C正確，D錯誤． 9．若氫原子的核外電子繞核做半徑為r的勻速圓周運動，則其角速度ω＝________；電子繞核的運動可等效為環(huán)形電流，則電子運動的等效電流I＝________.(已知電子的質量為m，電荷量為e，靜電力常量用k表示) 答案　 　　 解析　電子繞核運動的向心力是庫侖引力提供的 因為＝mω2r，所以ω＝ 其運動周期為T＝＝ 其等效電流I＝＝ 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375