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第四章　原子結構
電子的發現與湯姆孫原子模型　
原子的核式結構模型
2
了解α粒子散射實驗及其意義,理解盧瑟福的原子核式結構模型。
1
了解人類探究原子及其結構的歷史,知道陰極射線是由電子組成的,了解湯姆孫的原子模型。
重難點
屏幕的圖像由像素組成，物質由什么組成？
電子的發現與湯姆孫原子模型
1.陰極射線：陰極發出的一種射線。它能使對著陰極的玻璃管壁發出熒光。
對這種射線本質的認識有兩種觀點
是一種電磁輻射的傳播過程
是一種高速帶電微粒
讓陰極射線沿垂直場的方向通過電場或磁場
如何用實驗判斷哪一種觀點正確呢？
(1)本質是帶負電的粒子流
(2)構成各種物質的共有成分
(3)實驗測得比荷是氫離子比荷的近兩千倍
電子
電子發現意義：
原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也有結構。
陰極射線的本質
湯姆孫
密立根測電子電量
目前公認的電子電荷e的值為：e＝ 1.602176634×10-19C
電子的質量為：me＝ 9.10938356×10-31kg
密立根實驗更重要的發現：
任何帶電體的電荷只能是 e 的整數倍。
質子質量與電子質量的比值為：
電荷是量子化的
湯姆孫實驗裝置及實驗原理
[梳理與總結]
用陰極射線測量電子比荷的原理。
(1)讓帶電粒子通過相互垂直的勻強電場和勻強磁場,如圖甲所示,使其做勻速直線運動,根據洛倫茲力與靜
電力平衡,即 ,得到粒子的運動速度v= 。
qvB=qE
(2)撤去電場,保留磁場,如圖所示,讓粒子單純地在勻強磁場中運動,由洛倫茲力提供向心力,即_________,根據軌跡偏轉情況,由幾何知識求出其半徑R。
(3)由以上兩式確定粒子的比荷表達式=______。最后經定量計算湯姆孫認定組成陰極射線的粒子為電子。
qvB=m
1.(多選)湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發現
A.陰極射線在電場中偏向正極板一側
B.陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷在磁場中的受力情況相同
C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同
D.陰極射線的比荷比氫離子的比荷大得多
√
√
α粒子散射實驗
1.實驗原理
用高速運動的α粒子對金箔進行轟擊。如果α粒子與其他粒子發生相互作用,改變了運動方向,熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速運動的α粒子穿過原子的散射情況,是研究原子結構的有效手段。
2.實驗裝置
如圖所示,熒光屏可以沿著圖中虛線轉
動,用來觀察向不同方向散射的粒子。
3.實驗過程
α粒子從鉛盒射出,形成細射線打在金箔上,散射的α粒子打在熒光屏上產生一個個閃爍的光點,用可轉動的顯微鏡在不同角度進行觀察。
4.實驗現象
(1) α粒子穿過金箔后,仍沿原來的方向前進。
(2)有 α粒子發生了較大的偏轉,有 α粒子偏轉角超過了90°,有
的甚至被 ,α粒子被反射回來的概率有______。
絕大多數
少數
極少數
原路彈回
2.如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動,通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況。下列說法中正確的是
A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察,相同時
間內觀察到屏上的閃光次數一樣多
B.在圖中的B位置進行觀察,屏上觀察不到任何
閃光
C.選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶,觀察到的實驗結果基本相似
D.α粒子發生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產生的反彈
√
盧瑟福原子模型
(1)1 μm厚的金箔大約有3 300層原子,絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進,這說明了什么
答案　說明α粒子幾乎不受偏轉的力,原子內部的正電部分不是均勻分布在原子內,原子的絕大部分是中空的。
(2)散射的α粒子有極少數偏轉角超過90°,有的甚至被原路彈回,偏轉角幾乎達到180°。請你猜想一下原子內部正電荷的分布情況。
答案　原子內部正電荷只占原子體積的很小一部分。
[梳理與總結]
1.核式結構模型
(1)原子內部有一個很小的核,稱為 ,原子的全部 及幾乎全部的 都集中在原子核內, 在原子核外面運動。
(2)原子核式結構模型又被稱為 模型。
原子核
正電荷
質量
電子
行星
2.原子的大小
(1)原子直徑數量級: 。
(2)原子核直徑數量級: 。
核半徑的數量級為10-15 m
原子半徑的數量級是10-10 m
體育場
原 子
原子核
10-10 m
10-15 m
3.(2023·河南南陽市高二期末)α粒子散射可以用來估算核半徑。對于一般的原子核,實驗確定的核半徑的數量級為10-15 m,而整個原子半徑的數量級是10-10 m,兩者相差十萬倍之多。可見原子內部是十分“空曠”的。如果把原子放大為直徑是100 m的球,原子核的大小相當于下列哪個物體
A.一粒小米 B.一粒葡萄 C.一個乒乓球 D.一個籃球
√
電子的發現和原子的核式結構模型
一、電子的發現與湯姆孫原子模型
二、α粒子散射實驗
三、盧瑟福原子模型
湯姆生實驗探究：陰極射線的本質
帶負電的粒子流
各種物質的共有成分
比荷是氫離子比荷的近兩千倍
密立根測
電子電量
e＝ 1.6×10-19C
me＝ 9.1×10-31kg
電荷是量子化的
盧瑟福核式結構模型
在原子的中心有一個體積很小、帶正電荷的核，叫作原子核
原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做圓周運動
絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍按原來方向前進
少數α粒子粒子發生了大角度偏轉
極少數偏轉角度甚至大于90°
電子發現意義：原子本身有結構
原子核的尺度
原子半徑的數量級是10-l0m
實驗確定的核半徑的數量級為10-l5m
湯姆孫：葡萄干面包模型
無法解釋

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