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教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 原子的核式结构模型精品教学ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了课堂引入，阴极射线，发现阴极射线带负电，为了使射线回到P1点，1实验装置，2实验结果，ACD等内容，欢迎下载使用。
1.知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法；2.了解α粒子散射实验原理和实验现象；3.了解卢瑟福的原子核式结构模型，知道原子和原子核大小的数量级；4.认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证方法。
在欣赏这美丽的灯光时，你何曾意识到，这里发光的多是通电后的气体？若想了解其中的奥秘，让我们直奔主题，从原子的结构入手吧。
一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹
另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙
19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点 
那么阴极射线到底是什么呢？ 
英国物理学家J.J.汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。
为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。
1.实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈.
3.阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线.
2.实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。
在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点。
施加如图电场后射线偏转，射在P2点。
4. 阴极射线是带负电的粒子
需在D1D2之间施加垂直纸面向外的磁场
去掉D1D2之间的电场
射线在磁场作用下偏转，射在P3点。
汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，后来。组成阴极射线的粒子就被称为电子电子。电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。
汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的，这说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、  射线、光电流还是热离子流，它们都包含电子。汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
二、原子的核式结构模型
1.汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型”
1903德国物理学家勒纳德做了一个实验，使电子束射到金属膜，发现较高速度的电子很容易穿透原子。这说明原子不是一个实心球体，这个模型可能不正确。之后不久，α粒子散射的实验彻底否定了这个模型！
“枣糕”模型：原子是个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
2. α 粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了α粒子散射实验，实验装置如图所示。
α粒子：从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。
①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上沿原来的方向前进或发生很小的偏转。
②少数α粒子发生了较大的偏转。
③极少数α粒子的偏转角超过了90度，有极个别甚至接近180度，就像被弹回来了一样。
卢瑟福和他的学生惊呼：“这件事情是如此的不可能，就好像你用炮弹射向一层薄纸，但炮弹却被纸弹了回来”。
(3)实验意义卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。(4)实验的注意事项①整个实验过程在真空中进行。②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过。③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄。另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显。
3.α粒子散射实验的分析粒子大角度散射甚至被弹回的原因是什么呢？因为带负电的电子质量太小，如果质量大的α粒子与电子发生碰撞，那么电子对α粒子的速度大小和方向的影响就像灰尘对炮弹的影响，完全可以忽略。“枣糕模型”能否解释粒子在穿越原子内部后发生的大角度偏吗？按照汤姆孙的“枣糕模型”正电荷在原子内部均匀分布，那么α粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部分互相抵消，使α粒子偏转的力不会很大，这样，汤姆孙的“枣糕模型”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。
客观的实验结果分析让卢瑟福对导师汤姆孙的“枣糕模型”的观点产生了质疑并大胆否定。1911年，卢瑟福提出原子的核式结构模型。
在原子中心有一个很小的核，叫原子核。原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动。
原子核式结构模型对α粒子散射实验的解释
当α粒子接近原子时，电子对它的影响仍如前述可以忽略，但是带正电的原子核则不同。因为原子核很小，原子内部非常“空旷”，所以绝大多数α粒子从离核较远的地方经过时，受到的库伦斥力就很小，运动方向几乎不改变。只有极少数的α粒子有机会从离核很近的地方经过，受到比较大的斥力，才会发生大角度的偏转。
提示：如果电子是静止的，那么电子在正电荷的库仑力的作用下，要落在原子核上。所以，电子应绕核运动，库仑力正好充当向心力。
三、原子核的电荷与尺度
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来排列的。
原子核所带正电荷数 = 核外电子数 = 该元素在周期表内的原子序数
原子核的半径是无法直接测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。α粒子散射是估计核半径的最简单的方法。对于一般的原子核，实验确定的原子核半径R的数量级10-15m，而整个原子半径的数量级是10-10m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。
1.(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是(　 　)A．电子的电量是由密立根油滴实验测得的B．物体所带电荷量可以是任意值C．物体所带电荷量最小值为1.6×10−19 CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
2 ．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）A ．在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转B ．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C ．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积极小的一部分D ．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量
3.下列关于原子核式结构理论说法正确的是(　　)A．是通过发现电子现象得出来的B．原子的中心有个核，叫作原子核C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转
4 ．关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是（ ） A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径的数量级是10－10 m