物理觀念∶知道原子核式結(jié)夠模型，體會物理模型建立的艱辛?？茖W(xué)思維∶通過a粒子散射實驗，知識通過宏觀分析研究微觀世界的方法。科學(xué)探究：通過觀察電子的發(fā)現(xiàn)過程實驗和a粒子散射實驗過程培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，感悟以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶體會研究微觀世界的一種科學(xué)方法，以及在科學(xué)方法論中的重要意義。學(xué)習(xí)老科學(xué)家們的艱苦奮斗的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。教學(xué)重點：電子發(fā)現(xiàn)的過程、a粒子散射實驗和原子核式結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點：a粒子散射實驗。
近代原子論：19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實心球體，物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅，在化學(xué)變化中原子不可分割，他們的性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中保持不變。這一理論不僅為化學(xué)，也為物理學(xué)帶來深遠(yuǎn)的影響。
古希臘原子論：公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為：萬物是由大量的、無限小的、不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。
1858年，德國物理學(xué)家普呂克爾就發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時的輝光放電現(xiàn)象。
1876年，德國物理學(xué)家戈德斯坦認(rèn)為管壁上的熒光是由于玻璃受到的陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，并把這種未知射線稱之為陰極射線。
玻璃管壁上的熒光及陰影
1890年，英國物理學(xué)家J.J.湯姆孫（1856年—1940）年做了氣體放電管實驗等一系列實驗。1897年，他斷定陰極射線的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流.將組成陰極射線的粒子稱為電子，并求出了電子的比荷. 獲1905年諾貝爾物理學(xué)獎
1909—1913年間，由密立根（美國，1868—1953實驗物理學(xué)家）通過著名的“油滴實驗” 測出電子電荷的數(shù)值，獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎.
(1)電子電量：e=1.60217733×10-19C
(2)電子質(zhì)量：me=9.1093897×10-31kg
說明原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有結(jié)構(gòu)。
湯姆孫的氣體放電管實驗
(2)D1D2間只加向上電場，射線向下偏轉(zhuǎn)打到P2點，則射線帶___電。
(1)D1D2間不加電場、磁場，射線沿直線射到P1點。
(3)D1D2間再加向外磁場，射線又沿直線射到P1 ，說明洛倫茲力與電場力______。
(4)再撤去D1D2間的電場E，只保留磁場B，陰極射線在磁場的區(qū)域形成一個半徑為r的圓弧，打到P3點。
第一次較為精確測量出電子電荷量的是美國物理學(xué)家密立根利用油滴實驗測量出來的。
兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強電場，方向豎直向下，圖中油滴由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止.
在進行了幾百次的測量以后，密立根發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的，油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個最小電荷量的整數(shù)倍，這個最小電荷量被稱為元電荷。
e=1.602176634×10-19C ≈1.6×10-19C
電子是原子的組成部分，由于電子是帶負(fù)電的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)，幾乎占有原子的全部質(zhì)量。那么帶正電物質(zhì)和帶負(fù)電的電子是如何組合在一起的？
二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型
原子是一個球體，正電荷彌漫性的均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中—棗糕模型.
1.湯姆孫的“棗糕模型”
勒納德1903年做了一個實驗，發(fā)現(xiàn)高速電子很容易穿透原子，原子不是一個實心球體，所以棗糕模型存在著不合理性。
2.盧瑟福α粒子散射實驗
3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型(盧瑟福)
在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核。帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。
4. 用核式結(jié)構(gòu)解釋α粒子散射實驗
三、原子核的電荷與尺度
(1)原子的直徑數(shù)量級為10-10m、原子核直徑數(shù)量級為10-15m，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。(2)原子核電荷數(shù)＝電子數(shù)＝原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(3) 進一步的研究表明，原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成。
湯姆孫對陰極射線本質(zhì)的研究，采用的科學(xué)方法是A.用陰極射線轟擊金箔，觀察其散射情況B.用“油滴實驗”精確測定電子的帶電荷量C.用陰極射線轟擊熒光物質(zhì)，對熒光物質(zhì)發(fā)出的光進行光譜分析D.讓陰極射線通過電場和磁場，通過陰極射線的偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性和 計算其比荷
湯姆孫對陰極射線本質(zhì)的研究采用的主要方法是：讓陰極射線通過電、磁場，通過偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性，結(jié)合類平拋運動與圓周運動的公式，即可計算其比荷，故D正確.
(多選)下列說法中，正確的是( )A.湯姆孫精確地測出了電子電荷量B.電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實驗”測出的C.湯姆孫油滴實驗更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷量是量子化的，即任何電荷 量只能是e的整數(shù)倍D.通過實驗測得電子的比荷及電子電荷量e的值，就可以確定電子的的 質(zhì)量
一個半徑為1.64×10-4cm的帶負(fù)電的油滴，處在電場強度等于1.92×105V/m的豎直向下的勻強電場中.如果油滴受到的庫侖力恰好與重力平衡，問：這個油滴帶有幾個電子的電荷？已知油的密度為0.851×103kg/m3.
(多選)如圖所示是J.J.湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是( )A.若在D1、D2兩極板之間不加電場和磁場，則陰極射線應(yīng)打到最右端的中心P1點B.若在D1、D2兩極板之間僅加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C.若在D1、D2兩極板之間僅加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D.若在D1、D2兩極板之間僅加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)
陰極射線是電子流，當(dāng)D1、D2兩極板之間不加電場和磁場時，因電子所受的重力可以忽略不計，陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，將打到最右端的中心P1點，選項A正確.陰極射線在電場中偏轉(zhuǎn)時應(yīng)偏向D1、D2帶正電的極板一側(cè)，選項C正確，B錯誤.加上與電子運動方向垂直的磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項D錯誤.
如圖為盧瑟福α粒子散射實驗的金原子核和兩個α粒子的徑跡，其中可能正確的是
α粒子在靠近金原子核時，離金原子核越近，所受庫侖斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度越大，且粒子做曲線運動，合外力指向凹的一側(cè)，根據(jù)這些特點可以判斷出，B正確，A、C、D錯誤.
(多選)盧瑟福和他的學(xué)生用α粒子轟擊不同的金屬，并同時進行觀測，經(jīng)過大量的實驗，最終確定了原子的核式結(jié)構(gòu).如圖為該實驗的裝置，其中熒光屏能隨顯微鏡在圖中的圓面內(nèi)轉(zhuǎn)動.當(dāng)用α粒子轟擊金箔時，在不同位置進行觀測，如果觀測的時間相同，則下列說法正確的是A.在1處看到的閃光次數(shù)最多B.2處的閃光次數(shù)比4處多C.3和4處沒有閃光D.4處有閃光但次數(shù)極少
在盧瑟福α粒子散射實驗中，α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進，則在1處看到的閃光次數(shù)最多，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90°，極個別α粒子被反彈回來，在2、3、4位置觀察到的閃光次數(shù)依次減少，故C錯誤，B、D正確.
(多選)關(guān)于α粒子散射實驗現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是( )A.絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，是α粒子受力平衡的結(jié)果B.絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子中絕大部分是空的C.極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因為金原子核很小且質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，α粒子接近原子核的機會很小D.使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對α粒子的斥力不相等
1.湯姆孫模型為什么不能解釋α粒子的大角度散射？
2.α粒子散射實驗用的是金箔、鉑箔等重金屬，為什么不用輕金屬箔，例如鋁箔？
從動量的角度，電子對α粒子速度的影響完全可以忽略，而湯姆孫原子模型的正電荷使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會很大，根據(jù)牛頓運動定律可知α粒子不會有大角度偏轉(zhuǎn).
重金屬的原子核質(zhì)量大，使α粒子大角度偏轉(zhuǎn)的效果明顯。所以重金屬實驗效果會更好.
1.盧瑟福α粒子散射實驗
2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型
1.下列關(guān)于陰極射線的說法正確的是( )A.陰極射線是高速的質(zhì)子流B.陰極射線可以用人眼直接觀察到C.陰極射線是高速運動的電子流D.陰極射線是電磁波
陰極射線是高速運動的電子流，人們只有借助于它與物質(zhì)相互撞擊時，使一些物質(zhì)發(fā)出熒光等現(xiàn)象才能觀察到，故選項C正確，A、B、D錯誤.
2.人們在研究原子結(jié)構(gòu)時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示.下列說法中正確的是( )A.α粒子散射實驗與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu) 模型的建立無關(guān)B.科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕 模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C.科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D.科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型
3.(多選)在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是( )A.α粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用B.α粒子一直受到原子核的斥力作用C.α粒子在靠近原子核的過程中，α粒子和原子核組成的系統(tǒng)能量不變D.α粒子一直受到庫侖斥力，速度先減小后增大
α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A錯誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時斥力做負(fù)功，速度減小，遠(yuǎn)離時斥力做正功，速度增大，二者組成的系統(tǒng)能量不變，故C、D正確.
4.美國物理學(xué)家密立根通過如圖所示的實驗裝置，最先測出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實驗.兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強電場，方向豎直向下，圖中油滴由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止.(1)若要測出該油滴的電荷量，需要測出的物理量有________.A.油滴質(zhì)量m B.兩板間的電壓UC.兩板間的距離d D.兩板的長度L(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q＝________.(已知重力加速度為g)
(3)在進行了幾百次的測量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個最小電荷量的整數(shù)倍，這個最小電荷量被認(rèn)為是元電荷，其值為e＝____________ C.(保留兩位有效數(shù)字)
(1)(2)板間電場為勻強電場，油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以電場力與重力平衡，
所以需要測出的物理量有油滴質(zhì)量m，兩板間的電壓U，兩板間的距離d.
(3)這個最小電荷量是元電荷，其大小等于電子的電荷量e＝1.6×10－19 C.
(3)1.6×10－19 C.

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