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(共53张PPT)
[学习目标]
1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，了解电子比荷的测定方法，知道电荷是量子化的。
2.知道汤姆孙的原子模型，了解α粒子散射实验的装置、实验现象及其意义。
3.理解卢瑟福的原子核式结构模型及其局限性。
4.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数的概念。
1.阴极射线：科学家在研究稀薄气体放电时，发现真空度很高的玻璃管____发射出的一种射线，这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上会产生黄绿色的____。
2.微粒比荷的测定　元电荷
(1)汤姆孙的探究
通过气体放电管中阴极射线在磁场或电场中发生偏转，来确定射线微粒的带电性质。阴极射线的本质是带____的粒子流，并求出了这种粒子的____ (带电粒子的电荷量与质量之比)。组成阴极射线的粒子被称为____。
阴极
荧光
负电
比荷
电子
(2)密立根“油滴实验”：电子电荷量的精确测量是由美国科学家密立根采用“_________”实现的。目前精确测定的元电荷电荷量e＝__________C(保留两位有效数字)。
(3)元电荷：能独立存在的____电荷被称为元电荷。电子所带的电荷就是______。任何带电体的电荷量是______的，都是元电荷的_____倍。
(4)电子的静质量me＝_________kg(保留两位有效数字)。
油滴实验
1.6×10-19
最小
元电荷
不连续
整数
9.1×10-31
[易错辨析]
(1)阴极射线的成分是高速运动的电子流。( )
(2)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。( )
(3)电子的质量与电荷量的比值称为电子的比荷。( )
(4)某带电体的电荷量可以是2.0×10-18 C。( )
√
×
×
×
[例1]　(多选)下列关于阴极射线的说法正确的是(　　)
A.阴极射线在电场中一定会受到静电力的作用
B.阴极射线在磁场中一定会偏转
C.阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力
D.阴极射线的本质是带电微粒——电子
解析　阴极射线是高速的电子流，所以在电场中一定会受到静电力的作用，选项A正确；如果阴极射线在磁场中的运动方向与磁场平行，则不会受到磁场力的作用，故不会偏转，选项B、C错误；阴极射线的本质是带电微粒——电子，选项D正确。
AD
[例2]　(多选)下列关于带电体及电子的电荷量的说法正确的是(　　)
A.电子的电荷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.物体所带电荷量的最小值为1.6×10-19 C
D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
解析　密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为 1.6×10-19 C，并提出了电荷量子化的观点，故A、C正确，B错误；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D正确。
ACD
[例3]　汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)电子的比荷。
1.汤姆孙原子模型
1904年汤姆孙根据已知的实验现象和认识提出了影响较大的“_____模型”，如图所示，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。
枣糕
2.α粒子散射实验
(1)实验装置：由α粒子源、____、可移动_______等几部分组成，实验时从α粒子源到探测器之间是____的。
(2)实验现象
①_________α粒子穿过金箔后仍沿____的方向前进或只发生很小的偏转；
②_____α粒子发生了较大的偏转，大约1/8 000的α粒子偏转角度超过了___，_______α粒子甚至被“弹”回来。
金箔
探测器
真空
绝大多数
原来
少数
90°
极少数
[易错辨析]
(1)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹。( )
(2)α粒子大角度的偏转是电子造成的。( )
×
×
[例4]　(2025·四川眉山高二期中)如图为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法正确的是(　　)
B
A.放在C位置时屏上观察不到闪光
B.放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次数极少
C.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
D.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多
解析　根据实验现象可知，放在C位置时屏上能观察到闪光，故A错误；放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子有较大程度的偏折，B正确；放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故C错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少，故D错误。
[例5]　(2025·福建宁德阶段练习)如图所示，通过α粒子散射实验我们可以知道(　　)
A.该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是正确的
B.大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C.占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
D.原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
C
解析　汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，卢瑟福设计了α粒子散射实验，证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分，而且集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“枣糕模型”是错误的，故A、D错误，C正确；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数α粒子基本按直线方向前进，故B错误。
[总结提升]
α粒子散射实验现象的分析
(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。
(2)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用。汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。
(3)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内。
1.α粒子散射实验的意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了______的“枣糕模型”，建立了“________模型”。
2.原子核式结构模型
原子中间有一个体积很小、带____电荷的核，而____在核外绕核运动。
3.原子核：原子中带正电部分体积____，但几乎占有原子的____质量，称之为原子核。
(1)原子核的大小：原子核的直径约为_____ m，只有原子直径的___________。
(2)原子核的电荷数：对于中性原子，所有电子带的负电荷之和____原子核所带的正电荷。
汤姆孙
核式结构
正
电子
很小
全部
10-15
十万分之一
等于
4.原子核式结构模型的局限性
在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度。根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外发射电磁波，要辐射能量，能量不断____，轨道半径会越来越___，最终会坠入原子核内，原子将不复存在，这个推论与事实不符。
减少
小
[易错辨析]
(1)原子由原子核和核外电子组成。( )
(2)原子核带有原子的全部正电荷和原子的全部质量。( )
(3)原子核半径的数量级为10-10 m。( )
(4)中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷。( )
√
×
×
×
[例6]　关于原子结构的认识历程，下列说法正确的是(　　)
A.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
解析　汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷是均匀分布的，故A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，故B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释了原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故D正确。
D
[例7]　(多选)下列说法符合卢瑟福提出的原子核式结构模型的有(　　)
A.原子中心有一个很小的核
B.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C.原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上
D.带负电的电子在核外空间绕原子核旋转
解析　卢瑟福提出的原子核式结构模型是原子中心有一个很小的原子核，它集中了原子的几乎全部质量和所有的正电荷，电子在核外绕原子核旋转，故A、B、D正确，C错误。
ABD
1.(电子的发现)汤姆孙通过对阴极射线的研究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是(　　)
A.电子是构成物质的基本单元
B.不同的物质中具有不同的电子
C.不同物质中的电子是相同的
D.电子质量是质子质量的1 836倍
解析　电子是原子的组成部分，是构成原子的基本单元，选项A错误；汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现均为同一种相同的粒子，即电子，它的质量远小于质子的质量，质子的质量是电子质量的1 836倍，选项C正确，选项B、D错误。
C
2.(α粒子散射实验的现象)α粒子轰击金箔的实验中发现α粒子(　　)
A.全部穿过或发生很小的偏转
B.全部发生很大的偏转
C.绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D.绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
解析　卢瑟福提出原子核式结构模型的依据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现绝大多数α粒子穿过不发生偏转，只有少数的α粒子发生很大偏转，有的偏转超过90°，甚至极少数被弹回，故选项D正确。
D
3.(α粒子散射实验现象的分析)(2025·重庆涪陵区高二月考)如图是α粒子散射实验装置的示意图。从α粒子源发射的α粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，极少数α粒子束偏转的角度甚至大于90°。下列说法正确的是(　　)
D
A.α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.α粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对α粒子的作用引起的
D.α粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对α粒子的斥力引起的
解析　α粒子是从放射性物质中发射出来的氦核，A错误；若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内，α粒子穿过原子时受到各方向的正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动的影响不会很大，不会出现大角度偏转的实验结果，B错误；电子对α粒子速度的大小和方向的影响可以忽略，C错误；原子核带正电，体积很小，但几乎占有原子的全部质量，电子在核外运动，当α粒子进入原子区域后，大部分离原子核很远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不变，只有极少数α粒子在穿过时离原子核很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度偏转，D正确。
4.(原子的核式结构模型)(多选)下列关于原子的核式结构模型说法正确的是(　　)
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.原子核半径的数量级是10-10 m
解析　因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是由原子核与电子间的库仑引力提供向心力的，B正确；原子核半径的数量级是10-15 m，原子半径的数量级是10-10 m，D错误。
AB
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[基础巩固练]
1.下列关于阴极射线的说法正确的是(　　)
A.阴极射线是高速的质子流
B.阴极射线可以用人眼直接观察到
C.阴极射线是高速运动的电子流
D.阴极射线是电磁波
解析　阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，A、B、D错误。
C
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2.物理学家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.汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量
解析　阴极射线实质上就是高速运动的电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确；由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时，并未得出电子的电荷量，最早精确测出电子电荷量的是密立根，D错误。
A
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3.(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构。如图为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动，当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是(　　)
ABD
A.在1处看到的闪光次数最多
B.2处的闪光次数比4处多
C.3和4处没有闪光
D.4处有闪光但次数极少
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解析　在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，则在1处看到的闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，偏转角度大于90°，极少数α粒子被反弹回来，则在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故C错误，B、D正确。
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4.如图所示为α粒子散射实验的图像，图中实线表示α粒子运动轨迹。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
C.根据α粒子散射实验可以估算原子的大小
D.绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
D
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解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，A错误；题图中大角度偏转的α粒子受到的静电力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，C错误；绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，D正确。
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5.人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
B
A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的
建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建
立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
解析　α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，B正确。
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6.(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法正确的是(　　)
AC
A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点
B.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
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解析　阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，所以将打到最右端的中心P1点，选项A正确；在D1、D2两极板间仅加上竖直向下的电场时，阴极射线受到竖直向上的电场力，应向上偏转，选项C正确，B错误；加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误。
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7.关于α粒子散射实验及核式结构模型，下列说法正确的是(　　)
A.从α粒子源到荧光屏都处于真空环境中
B.绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转
C.α粒子接近金原子核时，受到很强的吸引力才可能发生大角度偏转
D.α粒子散射实验否定了核式结构模型
解析　在α粒子散射实验中，从α粒子源到荧光屏都处于真空环境中，选项A正确；绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向，只有极少数的α粒子发生大角度偏转，选项B错误；α粒子接近金原子核时，受到很强的排斥力才可能发生大角度偏转，选项C错误；通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项D错误。
A
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[能力提升练]
8.(多选)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α粒子发生了大角度的偏转
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，是核的库仑斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的库仑引力使之发生明显偏转
C.使少数α粒子产生大角度偏转的力是原子核对α粒子的万有引力
D.实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
AD
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解析　α粒子散射实验的现象是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转，选项A正确；当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转，原子核对α粒子的万有引力非常小，可以忽略不计，选项B、C错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，推测使α粒子受到排斥力的核体积极小，选项D正确。
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9.密立根油滴实验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间距离为d，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
C
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10.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么该原子核可能位于(　　)
A
A.①区域 B.②区域
C.③区域 D.④区域
解析　卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，正电荷全都集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，在曲线运动中，合外力的方向应指向曲线的凹侧，①区域符合题意，故选项A正确。
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11.如图是卢瑟福为解释α粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是(　　)
B
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[拓展培优练]
12.(多选)卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动径迹。在α粒子从A运动到B，再运动到C 的过程中，下列说法正确的是(　　)
AC
A.动能先减小后增大
B.电势能先减小后增大
C.静电力先做负功后做正功，总功等于0
D.加速度先变小后变大
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解析　根据卢瑟福提出的原子的核式结构模型可知，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷的电场类似。合力方向指向运动轨迹的凹侧，根据α粒子从A运动到B的运动轨迹，可知静电力做负功，α粒子动能减小，电势能增大；从B 运动到C，静电力做正功，α粒子动能增大，电势能减小；A、C 在同一条等势线上，则静电力做的总功等于0，故A、C正确，B错误；等势线密集的位置场强比较大，则A、B、C 三点的电场强度大小的关系EA＝EC

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