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4.3原子的核式结构模型
【学习目标】
一、知识与技能
1．了解阴极射线及电子发现的过程。
2．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。
3．知道 粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
二、过程与方法
1．通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。
2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。
3．了解研究微观现象的方法。
【学习重点】
1．电子的发现。
2．原子的核式结构模型。
【学习难点】
粒子散射实验。
【学习过程】
一、电子的发现
1．阴极射线
科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管______极发射出的一种射线，叫做阴极射线。
2．阴极射线的特点
①在真空中沿________传播；
②碰到物体可使物体发出________。
3．对于阴极射线的本质，有大量的科学家经过大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）____________说：
代表人物：赫兹。认为这种射线的本质是一种____________的传播过程。
（2）____________说：
代表人物：汤姆孙。认为这种射线的本质是一种__________________。
4．汤姆孙的研究
英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过D1D2后沿直线打在荧光屏P上。
（1）当在平行极板上加如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有_____________。
（2）为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当满足条件_________________时，则阴极射线不发生偏转。
则_______________
实验结论：阴极射线是__________________。还可求出这种粒子的_________。
汤姆孙还发现用不同材料的阴极做实验，比荷数值都_____________。
汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。汤姆生把新发现的这种粒子称之为电子。
密立根通过实验发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是e的整数倍。
电子的电荷量：e＝___________________C
电子的质量：m＝____________________kg
二、原子的核式结构模型
1．粒子散射实验
（1）粒子散射实验装置由__________、__________、__________、荧光屏等几部分组成，实验时从 粒子源到荧光屏这段路程应处于__________中。
（2）实验现象：绝大多数 粒子穿过金箔后_________________________；少数 粒子（约占8000分之一）_________________________；极少数 粒子的偏转超过了______，有的甚至几乎被撞了回来。
2．原子的核式结构模型
（1）在原子的中心有一个很小的核，叫做___________。
（2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在___________里。
（3）带负电的电子____________________________________________。
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的带电量：
原子核的电荷数＝________________________
2．原子核的尺度：
原子半径的数量级为__________m、原子核半径数量级为_________m。
【练习巩固】
一、单选题
1．关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是（　　）
A．戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人
B．汤姆孙直接测出了阴极射线的质量
C．汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是不同的
D．汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍
2．下列各种叙述中，不符合物理学史事实的是（　　）
A．普朗克提出了能量量子化理论
B．爱因斯坦提出的光子假说很好地解释了光电效应实验，说明光具有粒子性
C．英国物理学家法拉第得出了法拉第电磁感应定律并发明了第一台发电机
D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
3．如图所示是粒子散射实验装置的示意图。从粒子源发射的粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上荧光屏仍沿原来的方向前进，但有少数粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，极少数偏转的角粒子束度甚至大于90°。下列说法正确的是（　　）
A．粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流
B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内
C．粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对粒子的作用引起的
D．粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对粒子的斥力引起的
4．下列说法中正确的是（ ）
A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说
B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的能级结构
C．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子
D．玻尔通过对黑体辐射进行实验研究，创立了黑体辐射理论
5．如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定符合事实的是（　　）
A．1305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1202、1010、723、203
D．1202、1305、723、203
二、解答题
6．1911年前后，物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，获得惊人的发现。试由此实验根据下列所给公式或数据估算金原子核的大小。已知点电荷的电势，。金原子序数为79，粒子的质量，质子质量，粒子的速度，电子电荷量。
7．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到点，点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点，已知极板水平方向长度为，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为；
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
（2）推导出电子比荷的表达式．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．A
5．A
6．
7．（1） （2）
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