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(共32张PPT)
4.3 原子的核式
结构模型
高中物理选择性必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第三册
电子的发现
原子的核式结构模型
原子核的电荷与尺度
巩固提升
问题？
00.
高中物理选择性必修第三册
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，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？
阴极射线
01.
高中物理选择性必修第三册
这种射线称为阴极射线（cathode ray）。对这种射线本质的认识有两种观点：一种观点认为，它是一种电磁辐射；另一种观点认为，它是带电微粒。
如何用实验判断哪一种观点正确呢？
电子的发现
第一部分
汤姆孙的探究
01.
高中物理选择性必修第三册
当时，两种观点的支持者争执不下，谁也说服不了谁。为了找到有利于自己的证据，双方都做了许多实验。英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890年起他和他的助手进行了一系列实验研究。
实验装置——气体放电管
02.
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真空玻璃管
阴极
阳极
感应圈
由阴极C发出的带电粒子通过小孔AB形成一束细细的阴极射线，它穿过两片平行的金属板D1D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上P1点。
实验及结论
03.
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1.在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点;
2.施加如图电场后射线偏转，射在P2点;
3.发现阴极射线是带负电的粒子.
阴极射线速度大小计算
04.
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电场力：
洛伦兹力：
在两块金属板之间的区域再施加一个大小、方向合适的磁场抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到P1。
高中物理选择性必修第三册
阴极射线比荷的计算
05.
去掉D1、D2间的电场E，只保留向外磁场B，阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r的圆弧（r可以通过P3的位置算出）。
. . . . . . . . . . . . . . . .
r
电子的发现
06.
高中物理选择性必修第三册
汤姆孙进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。
J.J 汤姆孙(英国)
1857 ～ 1940
这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。
父与子
07.
高中物理选择性必修第三册
J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙，因通过实验发现受电子照射的晶体中的干涉现象，1937年获得诺贝尔物理学奖。
　　汤姆孙父子分别于1906年、1937年获得物理学奖，是诺贝尔奖历史上6次“子承父业”奇迹之一。
G.P.汤姆孙(英国)
1892 ～ 1975
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密立根实验更重要的发现：
电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
电子的电荷量e=1.6022×10－19 C
电子的质量m=9.1094×10－31 kg
质子质量是电子质量的1836倍
密立根油滴实验
08.
电子
09.
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发现电子以后， J. J.汤姆孙又进一步研究了许多新现象，如光电效应、热离子发射效应和β射线等。他发现，不论阴极射线、光电流、热离子流还是β射线，它们都包含电子。也就是说，不论是由于正离子的轰击、紫外光的照射、金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。
思考与讨论
10.
高中物理选择性必修第三册
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？
原子的核式
结构模型
第二部分
汤姆孙的原子结构模型
01.
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原子是一个球体，里面充满了均匀分布的带正电的流体，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。
对模型的进一步研究
02.
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这个模型能够解释一些实验现象。但德国物理学家勒纳德 1903 年做了一个实验，使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子。这说明原子不是一个实心球体，这个模型可能不正确。之后不久，α 粒子散射实验则完全否定了这个模型。
α粒子散射实验
03.
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1909 年，英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的研究时，所用仪器的示意图。
α粒子散射实验
04.
高中物理选择性必修第三册
2.按照J.J.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：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
1.α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。
α粒子散射实验发现
05.
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实验发现，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 1/ 8 000 ）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被撞了回来.
卢瑟福的原子核式结构模型
06.
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3.带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动。
1.在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核。
2.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。
原子核的
电荷与尺度
第三部分
原子核的电荷
01.
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Ze是原子核的电荷，单位是库仑；Z是原子序数，也是原子核的电荷数，它表示原子核的电荷是一个电子电荷（绝对值）的多少倍。Z是没有单位的，或者说Z的单位是1。
说明：原子核所带正电荷数 = 核外电子数 = 该元素在周期表内的原子序数。
高中物理选择性必修第三册
原子核的半径是很难测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。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。
核半径的数量级为10-15 m
原子半径的数量级是10-10 m
原子内部是十分“空旷”的
原子核的尺度
02.
总结提升
第四部分
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课堂小结
电子的发现
原子的核式结构模型
原子核的的电荷与尺度
3.带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动。
1.在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核。
2.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。
原子内部是十分“空旷”的
例题1
例题精选
01.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】A
电子的发现为人类开启了探索微观世界的大门，最早测出电子的电荷量大小的实验是（　　）
A．密立根油滴实验 B．α粒子散射实验
C．黑体辐射实验 D．光电效应实验
例题2
例题精选
02.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】C
J.J.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1836倍
例题3
例题精选
03.
高中物理选择性必修第三册
【参考答案】BC
（多选）如图所示为α粒子散射实验的示意图：放射源发出α射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中1、2、3为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或者依据实验结果做出的推理，正确的有（　　）
A．在位置2接收到的α粒子最多
B．在位置1接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内
C．在位置1接收到的α粒子一定比在位置2接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大
D．若正电荷均匀分布在原子内，则三个位置接收到α粒子的比例应相差不多
例题4
例题精选
04.
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【参考答案】A
如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷
B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的
C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同
D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等
THANKS
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