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4.3 原子的核式结构模型
【学习目标】(2min)
1.知道阴极射线是由电子组成的，知道电子的质量和电荷量．
2．知道电子是原子的组成部分，知道原子是中性的．
3．知道卢瑟福的α粒子散射实验的结果及原子核式结构模型．
4．知道原子和原子核的大小数量级.
【任务1】 课前预习（15min）
一、电子的发现
1．阴极射线： 发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光．
2．汤姆孙的探究：根据阴极射线 情况断定，它的本质是带 电(填“正”或“负”)的粒子流，并求出了这种粒子的 。组成阴极射线的粒子被称为 。
3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由 通过著名的“油滴实验”做出的。目前公认的电子电荷的值为e＝ C(保留两位有效数字)。
4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的 。
5．电子的质量me＝ kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为
＝ 。
二、原子的核式结构模型
1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个
体， 弥漫性地 分布在整个球体内，电子 其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“ 模型”或“ 模型”，如图。
2．α粒子散射实验：
(1)α粒子散射实验装置由 、 、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于 中。
(2)实验现象：
① 的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿 前进；
② 的α粒子发生了 ；偏转的角度甚至 ，它们几乎被“撞了回来”。
(3)实验意义： 通过α粒子散射实验，否定了 的原子模型，建立了 模型。
3．核式结构模型：原子中带正电部分 ，但几乎 ， 在正电体的外面运动。
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的电荷数：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 ，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的 来排列的。
2．原子核的组成：原子核是由 和 组成的，原子核的电荷数就是核中的 数。
3．原子核的大小：用 描述核的大小。一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为
m，而整个原子半径的数量级是 m，两者相差十万倍之多。
【任务2】 探究1 电子的发现和电子比荷的测定（15min）
电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的．油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力．试探究：
(1)如何判定油滴的电性？
(2)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量q为多少？
[例1] (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时，发现射线径迹下偏，如图所示。则(　　)
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．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．电子束的径迹与AB中电流的方向无关
【课后巩固】
1．关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线就是很微弱的荧光 B．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
C．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流 D．阴极射线的比荷比氢离子的比荷大得多
2．(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
3．1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并没能求出了阴极射线的比荷
B．汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
C．汤姆孙发现电子后猜想原子内的正电荷集中在很小的核内
D．汤姆孙发现电子后又做了α粒子散射实验
4．(多选)关于电荷量，下列说法正确的是(　　)
A．物体的带电荷量可以是任意的 B．物体的带电荷量只能是某些值
C．物体的带电荷量的最小值为1.6×10－19 C
D．一个物体带上1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1010个电子的缘故
5．（多选）对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是(　　)
A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜 B．金箔的厚薄对实验无影响
C．如果改用铝箔就不能发生散射现象 D．实验装置必须放在真空中进行
6．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，电子的(　　)
A．电荷量太小 B．速度太小 C．体积太小 D．质量太小
7．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　)
8．关于α粒子的散射实验解释有下列几种说法，其中错误的是(　　)
A．从α粒子的散射实验数据，可以估算出原子核的大小
B．极少数α粒子发生大角度的散射的事实表明原子中有一个质量很大而体积很小的带正电的核存在
C．统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况
D．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中正电荷是均匀分布的
9．下列对原子结构的认识中，错误的是(　　)
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．原子核的直径大约是10－10 m
答案
课前预习
一、电子的发现
阴极 在电场和磁场中的偏转 负 比荷 电子 密立根 1.6×10－19 整数倍
9.1×10－31 1836
二、原子的核式结构模型
球 正电荷 均匀 镶嵌 西瓜 枣糕 α粒子源 金箔 真空
绝大多数 原来的方向 少数 大角度偏转 大于90°
卢瑟福 汤姆孙 核式结构 体积很小 占有全部质量 电子
三、原子核的电荷与尺度
原子序数 电子数 质子 中子 质子 核半径 10－15 10－10
探究一
提示：(1)若油滴做匀速运动或减速运动，则油滴带负电；若油滴一直加速运动，则油滴可能带负电也可能带正电．
(2)由平衡条件知m1g＝q，得q＝.
例题1 BC
课后
1. 答案　D解析　阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，其比荷比氢原子比荷大的多，故A、B、C错误；选项D正确。
2. 答案　AC解析　实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，B错误；加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，因而选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确。
3．答案　B解析　汤姆孙研究阴极射线发现了电子，并求出了比荷，汤姆孙证明了电子是原子的组成部分。A错误、B正确。
4．答案　BCD解析　电子的带电荷是最小值1.6×10－19C，物体的带电荷量只能是它的整数倍，所以A错误，B、C正确；一个物体带正电，是因为失去电子的缘故，所以D正确。
5．答案　AD
6．答案　D
7．答案　C
8．答案　D解析 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中是比较空旷的。
9．答案　D解析　卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D。

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