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第四章 原子结构波粒二象性
人教物理选择性必修3
第三节 原子的核式结构模型
问题：这种射线的本质是什么呢？
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，阴极就发射出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光
一、电子的发现
1.阴极射线：
观点1：:它是一种电磁辐射；
观点2：它是带电微粒。
1890年起，J.J.汤姆孙和他的助手进行了一系列的实验研究。
汤姆孙的气体放电管的示意图
阴极射线的机理：
管中残存的气体分子中正负电荷在强电场的作用下被“拉开”（气体分子被电离），正电荷（正离子）在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线。
1.汤姆孙发现电子
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。
q B = qE
电场：
磁场：
（比荷）
用不同材料做阴极，所得比荷的数值都是相同的。
组成阴极射线的粒子被称为电子。
r
qE
P2
p1
p3



qvB
+
_
2.密立根测电子电量
密立根
+ + + + + + +
- - - - - - -
U
mg
qE
d
e=1.602×10-19C
电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是e的整倍
元电荷：
电子的质量
质子质量与电子质量比值为：
热离子发射、
射线、
光电流、阴极射线，它们都包含电子。
me=9.109×10-31kg
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
思考与讨论
二、原子的核式结构模型
1.汤姆孙——西瓜模型
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。
后来勒纳德在实验中发现，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。
2.a粒子散射实验
卢瑟福
金箔
a粒子：
氦原子核
容易获得
，能量较大
金箔：
延展性高；
m金>ma
a粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，质量为为氢原子质量的4倍，电子质量的7300倍
粒子散射的实验装置示意图
思考与讨论
1.a粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对a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：a粒子穿过金箔，受到正电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
现象一：绝大多数a粒子基本保持原来的方向
现象二：少数发生大角度偏转，极少数偏转角度大于900，几乎被“撞了回来”
3、卢瑟福——核式结构模型
＊带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
＊在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核
＊原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
三、原子核的尺度
两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。
原子半径数量级：
原子核半径数量级：
10-15m
10-10m
课后练习5：
按照原子的核式结构模型的比例，假如原子核有绿豆那么大，那么整个原子有多大？
1.(对电子的认识)(多选)1897年英国物理学家汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是
A.任何物质中均有电子
B.不同物质中具有不同性质的电子
C.电子质量是质子质量的1 836倍
D.电子是一种粒子，是比原子更基本的物质单元
随堂演练
√
1
2
3
√
2.(α粒子散射实验及其解释)(多选)如图8所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置，下列关于该实验的描述正确的是
A.α粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成
B.该实验揭示了原子有核式结构
C.实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔
后发生大角度偏转
D.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
1
2
3
图8
√
√
3.(原子核及其尺度)(多选)根据卢瑟福的原子核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是
A.原子中绝大部分是空的，原子核很小
B.电子在核外运动，库仑力提供向心力
C.原子的全部正电荷都集中在原子核里
D.原子核的直径大约为10－10 m
1
2
3
√
√
√
课堂小结
一、阴极射线
二、电子的发现
三、原子核式结构模型
1.卢瑟福α粒子散射实验
2.原子的核式结构模型
汤姆孙 密立根
感谢聆听

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