高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 原子的核式结构模型精品ppt课件

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物理观念∶知道原子核式结够模型，体会物理模型建立的艰辛。科学思维∶通过a粒子散射实验，知识通过宏观分析研究微观世界的方法。科学探究：通过观察电子的发现过程实验和a粒子散射实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。科学态度与责任∶体会研究微观世界的一种科学方法，以及在科学方法论中的重要意义。学习老科学家们的艰苦奋斗的精神，激发学生学习热情。教学重点：电子发现的过程、a粒子散射实验和原子核式结构。教学难点：a粒子散射实验。
近代原子论：19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体，物质由原子组成，原子不能被创造,也不能被毁灭，在化学变化中原子不可分割，他们的性质在化学反应中保持不变。这一理论不仅为化学，也为物理学带来深远的影响。
古希腊原子论：公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的、无限小的、不可分割的微粒构成的，即原子。
1858年，德国物理学家普吕克尔就发现了气体导电时的辉光放电现象。
1876年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。
玻璃管壁上的荧光及阴影
1890年，英国物理学家J.J.汤姆孙（1856年—1940）年做了气体放电管实验等一系列实验。1897年，他断定阴极射线的本质是带负电的粒子流.将组成阴极射线的粒子称为电子，并求出了电子的比荷. 获1905年诺贝尔物理学奖
1909—1913年间，由密立根（美国，1868—1953实验物理学家）通过著名的“油滴实验” 测出电子电荷的数值，获1923年诺贝尔物理学奖.
(1)电子电量：e=1.60217733×10-19C
(2)电子质量：me=9.1093897×10-31kg
说明原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
汤姆孙的气体放电管实验
(2)D1D2间只加向上电场，射线向下偏转打到P2点，则射线带___电。
(1)D1D2间不加电场、磁场，射线沿直线射到P1点。
(3)D1D2间再加向外磁场，射线又沿直线射到P1 ，说明洛伦兹力与电场力______。
(4)再撤去D1D2间的电场E，只保留磁场B，阴极射线在磁场的区域形成一个半径为r的圆弧，打到P3点。
第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出来的。
两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.
在进行了几百次的测量以后，密立根发现电荷是量子化的，油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被称为元电荷。
e=1.602176634×10-19C ≈1.6×10-19C
电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，几乎占有原子的全部质量。那么带正电物质和带负电的电子是如何组合在一起的？
二、原子的核式结构模型
原子是一个球体，正电荷弥漫性的均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中—枣糕模型.
1.汤姆孙的“枣糕模型”
勒纳德1903年做了一个实验，发现高速电子很容易穿透原子，原子不是一个实心球体，所以枣糕模型存在着不合理性。
2.卢瑟福α粒子散射实验
3.原子的核式结构模型(卢瑟福)
在原子的中心有一个很小的核，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。带负电的电子在核外空间绕核旋转。
4. 用核式结构解释α粒子散射实验
三、原子核的电荷与尺度
(1)原子的直径数量级为10-10m、原子核直径数量级为10-15m，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。(2)原子核电荷数＝电子数＝原子序数＝质子数(3) 进一步的研究表明，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。
汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是A.用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况B.用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量C.用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光谱分析D.让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和 计算其比荷
汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确.
(多选)下列说法中，正确的是( )A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷 量只能是e的整数倍D.通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的的 质量
一个半径为1.64×10-4cm的带负电的油滴，处在电场强度等于1.92×105V/m的竖直向下的匀强电场中.如果油滴受到的库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为0.851×103kg/m3.
(多选)如图所示是J.J.汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( )A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点B.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D.若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，将打到最右端的中心P1点，选项A正确.阴极射线在电场中偏转时应偏向D1、D2带正电的极板一侧，选项C正确，B错误.加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误.
如图为卢瑟福α粒子散射实验的金原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的是
α粒子在靠近金原子核时，离金原子核越近，所受库仑斥力越大，偏转角度越大，且粒子做曲线运动，合外力指向凹的一侧，根据这些特点可以判断出，B正确，A、C、D错误.
(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构.如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动.当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是A.在1处看到的闪光次数最多B.2处的闪光次数比4处多C.3和4处没有闪光D.4处有闪光但次数极少
在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，则在1处看到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故C错误，B、D正确.
(多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子中绝大部分是空的C.极少数α粒子发生大角度偏转，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小D.使α粒子发生大角度偏转的原因是原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等
1.汤姆孙模型为什么不能解释α粒子的大角度散射？
2.α粒子散射实验用的是金箔、铂箔等重金属，为什么不用轻金属箔，例如铝箔？
从动量的角度，电子对α粒子速度的影响完全可以忽略，而汤姆孙原子模型的正电荷使α粒子偏转的力不会很大，根据牛顿运动定律可知α粒子不会有大角度偏转.
重金属的原子核质量大，使α粒子大角度偏转的效果明显。所以重金属实验效果会更好.
1.卢瑟福α粒子散射实验
2.原子的核式结构模型
1.下列关于阴极射线的说法正确的是( )A.阴极射线是高速的质子流B.阴极射线可以用人眼直接观察到C.阴极射线是高速运动的电子流D.阴极射线是电磁波
阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，A、B、D错误.
2.人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示.下列说法中正确的是( )A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构 模型的建立无关B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕 模型，建立了核式结构模型C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
3.(多选)在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( )A.α粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用B.α粒子一直受到原子核的斥力作用C.α粒子在靠近原子核的过程中，α粒子和原子核组成的系统能量不变D.α粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大
α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变，故C、D正确.
4.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验.两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________.A.油滴质量m B.两板间的电压UC.两板间的距离d D.两板的长度L(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝________.(已知重力加速度为g)
(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e＝____________ C.(保留两位有效数字)
(1)(2)板间电场为匀强电场，油滴处于静止状态，所以电场力与重力平衡，
所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d.
(3)这个最小电荷量是元电荷，其大小等于电子的电荷量e＝1.6×10－19 C.
(3)1.6×10－19 C.