高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性3 原子的核式结构模型优质ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性3 原子的核式结构模型优质ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了德国赫兹，英国汤姆孙，电子的发现，汤姆孙实验装置，①K产生阴极射线，带电粒子在磁场中偏转，汤姆孙发现电子，密立根测电子电量，ɑ粒子散射实验，①实验材料的选择等内容，欢迎下载使用。
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?
这种射线称为阴极射线。
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
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
如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。
如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波
J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。
②A、B形成一束细细射线
③D1、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
问题：阴极射线的本质，通过什么原理来测定呢？
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场：
偏转：阴极射线本质是带电粒子流
不偏转：阴极射线的本质是电磁波
汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流。
它是构成各种物质的共有成分。
组成阴极射线的粒子被称为电子。电子是比原子更基本的物质单元，是原子的组成部分。
由此可见电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
阴极射线是带负电的电子流。
J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙（1937年诺贝尔物理学奖）
G.P.汤姆孙（Gerge Paget Thmsn，1892-1975），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。 　　汤姆孙父子分别于1906年、1937年获得物理学奖，是诺贝尔奖历史上6次“子承父业”奇迹之一。
J.J.汤姆孙的进一步研究
（2）汤姆孙通过进一步的研究证明：电子是原子的组成部分，是比原子更基本的单元。
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的。
密立根实验发现：电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
目前公认的电子电荷e的值为：
e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C
从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量为：
me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg
质子质量与电子质量的比值为：
通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。 请你设想一下，原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的?
二、原子的核式结构模型
1、汤姆孙——西瓜模型（枣糕模型）
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。
1903年勒纳德实验：使电子束射到金属膜上。
1、现象：较高速度的电子束很容易穿透原子。
2、推断：说明原子内部很空，或者说原子不是一个实心球体。
3、矛盾：与汤姆孙的原子模型（实心）不符。
说明汤姆孙的枣糕模型是有问题的，再后来卢瑟福α粒子散射实验则完全否定了汤姆孙的模型。
延展性高，减少二次碰撞；
＊M是一个带有光屏S的放大镜，可以在水平而内转到不同的方向对散射的ɑ粒子进行观察。
＊R是被铅块包围的ɑ粒子源
＊F是金箔：接收ɑ粒子的轰击
当ɑ粒子打到金箔时，发生了ɑ粒子的散射。统计散射到各个方向的ɑ粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。
1.ɑ粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对ɑ粒子速度影响的大小 2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：ɑ粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
碰撞前后，质量大的ɑ粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。
①绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍按原来方向前进
③极少数偏转角度甚至大于900，就像被弹回来了一样
这就好像你朝一张卫生纸射出一发炮弹，炮弹却弹回来打中你一样。
3、对a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？
②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，收到的个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。
③卢瑟福对a粒子发生大角度偏转的解释
a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。
a粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度偏转。
4、卢瑟福核式结构模型
（3）带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
（1）在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核
（2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的区别
三、原子核的电荷与尺度
由于原子是电中性的，原子核所带正电荷数等于电子数。
科学家们注意到各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数。这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数排列的。
X为元素符号，Z为质子数，A 为质量数。核电荷数＝质子数(Z)＝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
两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。
1.关于阴极射线的性质，下列说法中正确的是（ ） A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B.阴极射线的本质是质子 C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电 D.阴极射线的比荷比氢原子核的大
2、在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子（ ）A.电量太小 B.速度太小 C.体积太小 D.质量太小
3.关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列说法中正确的是（ ） A.原子是一个质量分布均匀的球体 B.原子的质量几乎全部集中在原子核内 C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内 D.原子核半径的数量级是10-10m
4、在密立根的油滴实验中，调节两金属板间的电势差等于U0，两板间的距离为d时，某质量为m的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量为（ ）
5、(多选)下图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下列说法正确的是(　 )
A.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
解析：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，A正确。少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反弹回来，故B、D错误，C正确。
6、(多选)如图所示，Q为金原子核，M、N为两个等势面，虚线为α粒子经过原子核附近的运动轨迹。关于α粒子下列说法正确的是(　　)
A.α粒子从K到R的过程中动能逐渐增大B.α粒子从K到R的过程中动能逐渐减小C.α粒子从K到R的过程中动能先减小后增大D.α粒子从K到R的过程中电势能先增大后减小
解析：α粒子经过原子核附近的过程，可分为α粒子靠近原子核和远离原子核的过程，由动能定理和库仑斥力做功的情况判断动能的变化，同样由库仑斥力做功的情况判断电势能的变化。在α粒子从K到离原子核最近的过程中，库仑斥力做负功，动能逐渐减小，电势能逐渐增大；在α粒子从离原子核最近到R的过程中，库仑斥力做正功，动能增大，电势能减小。由此可知C、D正确。
7、 (多选)一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB，发现射线径迹下偏，如图所示，则(　　) A.导线中的电流由A流向BB.导线中的电流由B流向AC.若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现D.电子的径迹与AB中电流的方向无关