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4.3 原子的核式結構模型
【學習目標】(2min)
1.知道陰極射線是由電子組成的，知道電子的質量和電荷量．
2．知道電子是原子的組成部分，知道原子是中性的．
3．知道盧瑟福的α粒子散射實驗的結果及原子核式結構模型．
4．知道原子和原子核的大小數量級.
【任務1】 課前預習（15min）
一、電子的發現
1．陰極射線： 發出的一種射線．它能使對著陰極的玻璃管壁發出熒光．
2．湯姆孫的探究：根據陰極射線 情況斷定，它的本質是帶 電(填“正”或“負”)的粒子流，并求出了這種粒子的 。組成陰極射線的粒子被稱為 。
3．密立根實驗：電子電荷的精確測定是由 通過著名的“油滴實驗”做出的。目前公認的電子電荷的值為e＝ C(保留兩位有效數字)。
4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的 。
5．電子的質量me＝ kg(保留兩位有效數字)，質子質量與電子質量的比值為
＝ 。
二、原子的核式結構模型
1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個
體， 彌漫性地 分布在整個球體內，電子 其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“ 模型”或“ 模型”，如圖。
2．α粒子散射實驗：
(1)α粒子散射實驗裝置由 、 、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子源到熒光屏這段路程應處于 中。
(2)實驗現象：
① 的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿 前進；
② 的α粒子發生了 ；偏轉的角度甚至 ，它們幾乎被“撞了回來”。
(3)實驗意義： 通過α粒子散射實驗，否定了 的原子模型，建立了 模型。
3．核式結構模型：原子中帶正電部分 ，但幾乎 ， 在正電體的外面運動。
三、原子核的電荷與尺度
1．原子核的電荷數：各種元素的原子核的電荷數，即原子內的電子數，非常接近它們的 ，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的 來排列的。
2．原子核的組成：原子核是由 和 組成的，原子核的電荷數就是核中的 數。
3．原子核的大小：用 描述核的大小。一般的原子核，實驗確定的核半徑的數量級為
m，而整個原子半徑的數量級是 m，兩者相差十萬倍之多。
【任務2】 探究1 電子的發現和電子比荷的測定（15min）
電子所帶電荷量最早是由美國科學家密立根通過油滴實驗測出的．油滴實驗的原理如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負電荷．油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶電，油滴進入上板小孔后落到勻強電場中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動情況．兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對油滴的浮力和阻力．試探究：
(1)如何判定油滴的電性？
(2)調節兩金屬板間的電勢差U，當U＝U0時，使得某個質量為m1的油滴恰好做勻速運動，則該油滴所帶電荷量q為多少？
[例1] (多選)一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導線AB時，發現射線徑跡下偏，如圖所示。則(　　)
A．導線中的電流由A流向B
B．導線中的電流由B流向A
C．若要使電子束的徑跡向上偏，可以通過改變AB中電流的方向來實現
D．電子束的徑跡與AB中電流的方向無關
【課后鞏固】
1．關于陰極射線，下列說法正確的是(　　)
A．陰極射線就是很微弱的熒光 B．陰極射線就是稀薄氣體導電時的輝光放電現象
C．陰極射線是在真空管內由正極放出的電子流 D．陰極射線的比荷比氫離子的比荷大得多
2．(多選)如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是(　　)
A．若在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的P1點
B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉
C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉
D．若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉
3．1897年英國物理學家湯姆孫發現了電子，被稱為“電子之父”，下列說法正確的是(　　)
A．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運動得出了陰極射線是帶負電的粒子的結論，并沒能求出了陰極射線的比荷
B．湯姆孫通過對不同材料的陰極發出的射線的研究，并研究光電效應等現象，說明電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質單元
C．湯姆孫發現電子后猜想原子內的正電荷集中在很小的核內
D．湯姆孫發現電子后又做了α粒子散射實驗
4．(多選)關于電荷量，下列說法正確的是(　　)
A．物體的帶電荷量可以是任意的 B．物體的帶電荷量只能是某些值
C．物體的帶電荷量的最小值為1.6×10－19 C
D．一個物體帶上1.6×10－9 C的正電荷，這是它失去了1010個電子的緣故
5．（多選）對α粒子散射實驗裝置的描述，下列說法正確的是(　　)
A．主要實驗器材有：放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡 B．金箔的厚薄對實驗無影響
C．如果改用鋁箔就不能發生散射現象 D．實驗裝置必須放在真空中進行
6．在α粒子散射實驗中，電子對α粒子運動的影響可以忽略，這是因為與α粒子相比，電子的(　　)
A．電荷量太小 B．速度太小 C．體積太小 D．質量太小
7．在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看做靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是(　　)
8．關于α粒子的散射實驗解釋有下列幾種說法，其中錯誤的是(　　)
A．從α粒子的散射實驗數據，可以估算出原子核的大小
B．極少數α粒子發生大角度的散射的事實表明原子中有一個質量很大而體積很小的帶正電的核存在
C．統計散射到各個方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中電荷的分布情況
D．絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原方向前進，表明原子中正電荷是均勻分布的
9．下列對原子結構的認識中，錯誤的是(　　)
A．原子中絕大部分是空的，原子核很小 B．電子在核外運動，庫侖力提供向心力
C．原子的全部正電荷都集中在原子核里 D．原子核的直徑大約是10－10 m
答案
課前預習
一、電子的發現
陰極 在電場和磁場中的偏轉 負 比荷 電子 密立根 1.6×10－19 整數倍
9.1×10－31 1836
二、原子的核式結構模型
球 正電荷 均勻 鑲嵌 西瓜 棗糕 α粒子源 金箔 真空
絕大多數 原來的方向 少數 大角度偏轉 大于90°
盧瑟福 湯姆孫 核式結構 體積很小 占有全部質量 電子
三、原子核的電荷與尺度
原子序數 電子數 質子 中子 質子 核半徑 10－15 10－10
探究一
提示：(1)若油滴做勻速運動或減速運動，則油滴帶負電；若油滴一直加速運動，則油滴可能帶負電也可能帶正電．
(2)由平衡條件知m1g＝q，得q＝.
例題1 BC
課后
1. 答案　D解析　陰極射線是在真空管中由負極發出的電子流，其比荷比氫原子比荷大的多，故A、B、C錯誤；選項D正確。
2. 答案　AC解析　實驗證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉時應偏向帶正電的極板一側，可知選項C正確，B錯誤；加上磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要發生偏轉，因而選項D錯誤；當不加電場和磁場時，電子所受的重力可以忽略不計，因而不發生偏轉，選項A正確。
3．答案　B解析　湯姆孫研究陰極射線發現了電子，并求出了比荷，湯姆孫證明了電子是原子的組成部分。A錯誤、B正確。
4．答案　BCD解析　電子的帶電荷是最小值1.6×10－19C，物體的帶電荷量只能是它的整數倍，所以A錯誤，B、C正確；一個物體帶正電，是因為失去電子的緣故，所以D正確。
5．答案　AD
6．答案　D
7．答案　C
8．答案　D解析 絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原方向前進，表明原子中是比較空曠的。
9．答案　D解析　盧瑟福α粒子散射實驗的結果否定了關于原子結構的湯姆孫模型，盧瑟福提出了關于原子的核式結構學說，并估算出原子核直徑的數量級為10－15 m，而原子直徑的數量級為10－10 m，是原子核直徑的十萬倍，所以原子內部是十分“空曠”的，核外帶負電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉，所以本題應選D。

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