1、3.原子的核式结构模型知识结构导图核心素养目标物理观念：(1)了解汤姆孙的原子结构模型(2)知道粒子散射实验现象、方法和结果(3)知道卢瑟福原子结构模型的内容和意义(4)知道原子和原子核大小的数量级科学思维：了解物理学的研究方法提出假设、建立物理模型、实验验证等方法科学探究：对粒子散射实验过程和结果进行交流、评估、反思科学态度与责任：感受科学家进行研究的科学方法和严谨态度.知识点一、电子的发现1汤姆孙的探究：(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据_情况，证明它是_的粒子流并求出了它的比荷(2)换用_的阴极做实验，所得比荷的数值都_证明这种粒子是构成各种物质的共有成分(3)进一步研究新现象，不
2、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_.由此可见，_是原子的组成部分，是比原子更_的物质单元2密立根“油滴实验”：(1)精确测定_(2)电荷是_的3电子的有关常量：4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_，_弥漫性地_在整个球体内，电子_其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“_模型”拓展：阴极射线的特点(1)碰到荧光物质能使其发光阴极射线应用广泛，电子示波器中的示波管、电视的显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质(如硫化锌)发出荧光的性质工作的(2)在真
3、空中沿直线传播图解：粒子散射图景知识点二、原子的核式结构模型1粒子散射实验：(1)实验装置(2)实验现象_的粒子穿过金箔后，基本上仍沿_的方向前进；_粒子发生了_偏转；偏转的角度甚至_，它们几乎被“_”(3)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_模型2核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部_，电子在正电体的外面_点睛：粒子发生大角度散射的原因是粒子带正电，粒子受原子中带正电部分的排斥力发生了大角度散射原子符号的表示：知识点三、原子核的电荷与尺度：1原子2大小：原子直径数量级_m.原子核直径的数量级为_m，原子内部十分“空旷”
4、要点一电子比荷的确定题型1阴极射线及特点【例1】(多选)英国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汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量变式训练1一提起电子，人们就想起阴极射线管，如图所示，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，发现射线的轨迹往下偏，则()A导线中的电流由A流向BB导线中的电流由B流向AC若要使电子束的轨迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的轨迹与AB中电流方向无关阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极
5、射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定其带电的性质(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定其带电的性质题型2电子比荷的测定【例2】在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、C间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：
6、(1)说明阴极射线的电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷电子比荷的测定方法(1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛F电(BqvqE)，得到粒子的运动速率v；(2)撤去电场，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，如图所示，由洛伦兹力提供向心力，即Bqvm，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其轨道半径：(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：.变式训练2如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是()A研究悬浮油滴所带电性B测量悬浮油滴的电荷量C测出了元电荷的值D利用二力平衡测出电场的场强大小要点二粒子
7、散射实验探究分析题型1粒子散射实验【例3】如图所示为卢瑟福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卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹变式训练3如图所示是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁
8、的光点下列说法正确的是()A该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的粒子发生大角度偏转点拨：分析粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为“大角度偏转”只是极少数粒子的行为粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立核式结构模型的关键通过对粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景题型2粒子散射实验中的力电问题分析【例4】根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型如图表示了原子核式结构模型的粒子散射图景图中实线表示粒子的运动轨
9、迹其中一个粒子在从a运动到b再运动到c的过程中(粒子在b点时距原子核最近)，下列判断中正确的是()A粒子的动能先增大后减小B粒子的电势能先增大后减小C粒子的加速度先变小后变大D电场力对粒子先做正功后做负功变式训练4粒子的质量约为电子质量的7 300倍，如果粒子以速度v与电子发生弹性正碰(假定电子原来是静止的)，求碰撞后粒子的速度变化了多少，并由此说明为什么原子中的电子不能使粒子发生明显偏转点拨：库仑定律：Fk，用来分析粒子和原子核间的相互作用力牛顿第二定律：该实验中粒子只受库仑力，可根据库仑力的变化分析粒子加速度的变化功能关系：根据库仑力做功，可分析粒子动能的变化，也能分析粒子电势能的变化要点
10、三原子的核式结构模型与原子核的组成【例5】根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是()A原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内B原子中的质量均匀分布在整个原子范围内C原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内D原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域内变式训练5(多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是()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原子核的直径的数量级是1010 m原子的核式结构模型的三个要点(1)电荷分布：正电荷全部在核内，负电荷全部在核外，可认为负电荷(电子)绕核
11、旋转(2)质量分布：原子的质量绝大部分在核内，核外电子质量很小(3)空间分布：原子核的体积远小于原子的体积，原子的体积大约是原子核体积的几千亿倍变式训练6关于原子结构，汤姆孙提出葡萄干蛋糕模型、卢瑟福提出行星模型都采用了类比推理的方法下列事实中，主要采用类比推理的是()A人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型B伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律C库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律D托马斯杨通过双缝干涉实验证实光是一种波原子的核式结构与枣糕模型的区别模式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内1以下说
12、法正确的是()A密立根用摩擦起电的实验发现了电子B密立根用摩擦起电的实验测定了元电荷的电荷量C密立根用油滴实验发现了电子D密立根用油滴实验测定了元电荷的电荷量2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，关于这两种模型，下列说法正确的是()A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科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型3如图所示是阴极射线管示意图，接通电源后，阴极射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线现因某种原因，
13、荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，则下列判断正确的是()A存在一磁场，磁场方向沿z轴负方向B存在一磁场，磁场方向沿y轴正方向C存在一电场，电场方向沿z轴负方向D存在一电场，电场方向沿y轴正方向4(多选)如图所示为粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法正确的是()A相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B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位置时少得多C放在C、D位置时屏上观察不到闪光D放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少5如图所示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q
14、是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是()AM点 BN点CP点 DQ点3原子的核式结构模型基础导学研读教材一、1.(1)偏转带负电(2)不同材料相同(3)电子电子基本2(1)电子电荷量(2)量子化3负电1.6021019氢离子9.11031kg4球体正电荷均匀分布镶嵌枣糕二、1.(2)绝大多数原来少数大角度大于90撞回来(3)核式结构2质量运动三、1.正电质子数负电210101015课堂互动合作探究要点一【例1】【解析】A对：阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧B错：由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同
15、C错：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D对：最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根【答案】AD变式训练1解析：阴极射线是高速电子流，由左手定则判断可知，管内磁场垂直纸面向里，由安培定则可知，AB中的电流由B流向A，且改变AB中的电流方向时可以使电子束的轨迹往上偏答案：BC【例2】【解析】(1)由于阴极射线向上偏转，所受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，所以阴极射线带负电(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里(3)设此射线带电量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qEBqv，当射线在D、G间的磁场中
16、偏转时，如图所示，有Bqv，同时又有Lrsin，联立解得.【答案】(1)负电(2)垂直纸面向里(3)变式训练2解析：此实验的目的是要测量单一电子的电荷量方法是平衡重力与电场力，使油滴悬浮于两片金属电极之间并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷量值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷量答案：C要点二【例3】【解析】A错：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数粒子基本不偏转，可知金原子内部很“空旷”B错：放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数很少，说明少数粒子发生大角度偏转，可知原子内部带正电的
17、体积很小C对：用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D错：主要原因是粒子与金原子核间的库仑力作用，从而出现偏转【答案】C变式训练3解析：A对，D错：粒子散射实验的现象是：绝大多数粒子几乎不发生偏转；少数粒子发生了较大角度的偏转；极少数粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90，有的甚至几乎达到180，被反弹回来)，是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B错：根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型C错：发生粒子偏转现象，主要是由于粒子和原子核之间作用的结果答案：A【例4】【解析】B对，A、D错；粒子先靠近原子核，然后又远离原子核，则在运动过程
18、中，库仑力对粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，由动能定理知，动能先减小后增大C错：粒子受到的库仑力先增大后减小，由牛顿第二定律知，加速度先增大后减小【答案】B变式训练4解析：设电子的质量为me，粒子的质量为m，碰撞后粒子的速度为v，电子的速度为ve.由于粒子与电子发生弹性正碰，所以mv2mvmevmvmvmeve考虑到m7 300me，解得vv可见，原子中的电子不能使粒子发生明显偏转答案：见解析要点三【例5】【解析】卢瑟福原子核式结构理论的主要内容：在原子的中心有一个很小的核，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里绕着核旋转【答案】D
19、变式训练5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；电子绕原子核做圆周运动时，原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是1015 m，原子直径的数量级是1010 m，D错误答案：AB变式训练6解析：模型可以帮助我们理解一些无法直接观察的事物，形象地类比有助于我们更好地认识事物的本质质点模型是一种理想化的物理模型，是为研究物体的运动而建立的；伽利略的摆的等时性是通过自然现象发现的；托马斯杨是通过实验证明光是一种波，是建立在事实的基础上的答案：C随堂演练达标检测1解析：汤姆孙发现了电子，密立根用
20、油滴实验测定了元电荷的电荷量答案：D2解析：粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣核模型，建立了核式结构模型答案：B3解析：阴极射线由阴极沿x轴正方向射出，阴极射线本质是电子流，带负电，若是洛伦兹力使阴极射线向下偏转洛伦兹力应向下，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若是电场力使阴极射线向下偏转，电场力方向也应向下，则电场方向应沿z轴正方向，由此可知，B正确答案：B4解析：A对：根据粒子散射实验的现象，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此相同时间内在A位置观察到闪光次数最多B、D对，C错：少数粒子发生大角度偏转，因此相同时间内从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少答案：ABD5解析：粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与粒子所受斥力方向相同带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧答案：C