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第四章　原子结构
电子的发现与汤姆孙原子模型　
原子的核式结构模型
2
了解α粒子散射实验及其意义,理解卢瑟福的原子核式结构模型。
1
了解人类探究原子及其结构的历史,知道阴极射线是由电子组成的,了解汤姆孙的原子模型。
重难点
屏幕的图像由像素组成，物质由什么组成？
电子的发现与汤姆孙原子模型
1.阴极射线：阴极发出的一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。
对这种射线本质的认识有两种观点
是一种电磁辐射的传播过程
是一种高速带电微粒
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场
如何用实验判断哪一种观点正确呢？
(1)本质是带负电的粒子流
(2)构成各种物质的共有成分
(3)实验测得比荷是氢离子比荷的近两千倍
电子
电子发现意义：
原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
阴极射线的本质
汤姆孙
密立根测电子电量
目前公认的电子电荷e的值为：e＝ 1.602176634×10-19C
电子的质量为：me＝ 9.10938356×10-31kg
密立根实验更重要的发现：
任何带电体的电荷只能是 e 的整数倍。
质子质量与电子质量的比值为：
电荷是量子化的
汤姆孙实验装置及实验原理
[梳理与总结]
用阴极射线测量电子比荷的原理。
(1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场,如图甲所示,使其做匀速直线运动,根据洛伦兹力与静
电力平衡,即 ,得到粒子的运动速度v= 。
qvB=qE
(2)撤去电场,保留磁场,如图所示,让粒子单纯地在匀强磁场中运动,由洛伦兹力提供向心力,即_________,根据轨迹偏转情况,由几何知识求出其半径R。
(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式=______。最后经定量计算汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子。
qvB=m
1.(多选)汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷在磁场中的受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷大得多
√
√
α粒子散射实验
1.实验原理
用高速运动的α粒子对金箔进行轰击。如果α粒子与其他粒子发生相互作用,改变了运动方向,荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究高速运动的α粒子穿过原子的散射情况,是研究原子结构的有效手段。
2.实验装置
如图所示,荧光屏可以沿着图中虚线转
动,用来观察向不同方向散射的粒子。
3.实验过程
α粒子从铅盒射出,形成细射线打在金箔上,散射的α粒子打在荧光屏上产生一个个闪烁的光点,用可转动的显微镜在不同角度进行观察。
4.实验现象
(1) α粒子穿过金箔后,仍沿原来的方向前进。
(2)有 α粒子发生了较大的偏转,有 α粒子偏转角超过了90°,有
的甚至被 ,α粒子被反射回来的概率有______。
绝大多数
少数
极少数
原路弹回
2.如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是
A.在图中的A、B两位置分别进行观察,相同时
间内观察到屏上的闪光次数一样多
B.在图中的B位置进行观察,屏上观察不到任何
闪光
C.选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似
D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
√
卢瑟福原子模型
(1)1 μm厚的金箔大约有3 300层原子,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,这说明了什么
答案　说明α粒子几乎不受偏转的力,原子内部的正电部分不是均匀分布在原子内,原子的绝大部分是中空的。
(2)散射的α粒子有极少数偏转角超过90°,有的甚至被原路弹回,偏转角几乎达到180°。请你猜想一下原子内部正电荷的分布情况。
答案　原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分。
[梳理与总结]
1.核式结构模型
(1)原子内部有一个很小的核,称为 ,原子的全部 及几乎全部的 都集中在原子核内, 在原子核外面运动。
(2)原子核式结构模型又被称为 模型。
原子核
正电荷
质量
电子
行星
2.原子的大小
(1)原子直径数量级: 。
(2)原子核直径数量级: 。
核半径的数量级为10-15 m
原子半径的数量级是10-10 m
体育场
原 子
原子核
10-10 m
10-15 m
3.(2023·河南南阳市高二期末)α粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核,实验确定的核半径的数量级为10-15 m,而整个原子半径的数量级是10-10 m,两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。如果把原子放大为直径是100 m的球,原子核的大小相当于下列哪个物体
A.一粒小米 B.一粒葡萄 C.一个乒乓球 D.一个篮球
√
电子的发现和原子的核式结构模型
一、电子的发现与汤姆孙原子模型
二、α粒子散射实验
三、卢瑟福原子模型
汤姆生实验探究：阴极射线的本质
带负电的粒子流
各种物质的共有成分
比荷是氢离子比荷的近两千倍
密立根测
电子电量
e＝ 1.6×10-19C
me＝ 9.1×10-31kg
电荷是量子化的
卢瑟福核式结构模型
在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫作原子核
原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍按原来方向前进
少数α粒子粒子发生了大角度偏转
极少数偏转角度甚至大于90°
电子发现意义：原子本身有结构
原子核的尺度
原子半径的数量级是10-l0m
实验确定的核半径的数量级为10-l5m
汤姆孙：葡萄干面包模型
无法解释

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