課題
原子的核式結(jié)構(gòu)模型
單元
4
學(xué)科
物理
年級(jí)
高二
教材分析
教材從“人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)”的歷程中分三個(gè)階段講述，更體現(xiàn)了新課標(biāo)要求下的科學(xué)探究的重要性：第一階段:發(fā)現(xiàn)電子，認(rèn)識(shí)到原子內(nèi)部也有結(jié)構(gòu)。第二階段:推測(cè)原子中電荷的分布，認(rèn)識(shí)到原子的核式結(jié)構(gòu)。第三階段:經(jīng)典電磁理論遇到了矛盾，玻爾提出了新的原子理論。
在教學(xué)過程中應(yīng)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生思考經(jīng)典電磁理論遇到的矛盾。提高學(xué)生的質(zhì)疑和探究能力。
核心素養(yǎng)
物理觀念：知道陰極射線及本質(zhì)，了解電子及其比荷，知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型及原子核的電荷與尺度。
科學(xué)思維：掌握電子的電荷量、原子的核式結(jié)構(gòu)模型，能夠通過科學(xué)推理解決相關(guān)的問題。
科學(xué)探究：探究陰極射線的本質(zhì)，理解α粒子散射實(shí)驗(yàn)，揭示實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，得出結(jié)論，體會(huì)科學(xué)家的探索方法，提高觀察與實(shí)驗(yàn)的能力。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過學(xué)習(xí)體驗(yàn)科學(xué)家探索科學(xué)的艱辛，堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)積極探索科學(xué)的興趣。
重點(diǎn)
了解電子及其比荷，知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型及原子核的電荷與尺度。
難點(diǎn)
探究陰極射線的本質(zhì)，理解α粒子散射實(shí)驗(yàn)，揭示實(shí)驗(yàn)本質(zhì)，得出結(jié)論，體會(huì)科學(xué)家的探索方法，提高觀察與實(shí)驗(yàn)的能力。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
早在1858 年，德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾就發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。
1876 年，德國(guó)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，這種射線被命名為陰極射線。
陰極射線的本質(zhì)？
赫茲：電磁波說
這種射線本質(zhì)是一種電磁波的傳播過程
湯姆遜：粒子說
這種射線本質(zhì)是一種高速粒子流
了解陰極射線，思考陰極射線的本質(zhì)。

讓學(xué)生了解前輩的科學(xué)家們對(duì)科學(xué)的探索歷程。
講授新課
一、電子的發(fā)現(xiàn)
陰極射線在電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)——帶負(fù)電荷。
陰極射線在磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)——帶負(fù)電荷。
總結(jié)：陰極射線本質(zhì)是帶負(fù)電荷的電子流。
課堂練習(xí)1、(多選)如圖所示,一只陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出,若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí),發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏,則( )
A.導(dǎo)線中的電流由A流向B
B.導(dǎo)線中的電流由B流向A
C.如要使電子束的徑跡向上偏,可以通過改變AB中電流的方向來實(shí)現(xiàn)
D.電子的徑跡與AB中電流的方向無關(guān)
解析：陰極射線帶負(fù)電,由左手定則判斷管內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里;由安培定則判斷AB中電流的方向由B流向A。電流方向改變,管內(nèi)磁場(chǎng)方向改變,電子受力方向也改變。
答案：BC
帶電粒子的比荷測(cè)定方法： ①質(zhì)譜儀：速度選擇器+磁偏轉(zhuǎn) ②電偏轉(zhuǎn)
例1、如圖所示，讓一束均勻的陰極射線垂直進(jìn)入正交的電、磁場(chǎng)中，兩板間距離為d，選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和電壓U，帶電粒子將沿直線進(jìn)入垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)的B2，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得其半徑為R，求
(1)求陰極射線中帶電粒子的速度
(2)求陰極射線中帶電粒子的比荷
例2、如圖所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l、板間距離為d、電勢(shì)差為U 的平行板電容器中，出電場(chǎng)時(shí)打在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量O′P距離為Y0，求電子的比荷。
密立根油滴實(shí)驗(yàn):用噴霧的方法獲得了帶電油滴，然后把這些帶不同質(zhì)量和電荷量的油滴置入電場(chǎng)中，通過電場(chǎng)力和重力平衡的方法最終測(cè)得帶電油滴的電荷量。
①帶電體電量 q=n e ( n= 1,2,3...)
②電子電量 e＝1.6×10－19C
③電子質(zhì)量 me＝9.1×10－31kg
課堂練習(xí)2、密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負(fù)電。從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場(chǎng)中。小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間電壓，可使小油滴受到的電場(chǎng)力和重力平衡。已知小油滴靜止處場(chǎng)強(qiáng)是1.92×105 N/C，油滴半徑是1.64×10－4 cm，油密度是0.851 g/cm3，求
（1）油滴所帶的電荷量？
（2）這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？
二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型
湯姆孫棗糕模型(西瓜模型)
原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌在球中
湯姆孫棗糕模型的理論預(yù)測(cè)
由于正電荷的均勻分布，那么α粒子通過原子時(shí)，粒子兩側(cè)的正電荷對(duì)它的庫侖斥力大部分相互抵消，α粒子運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)很大。
盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)
α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋
①絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)——離金原子核較遠(yuǎn)，庫侖斥力較小
②少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)——離金原子核較近，庫侖斥力較大
③極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至達(dá)到180°——正對(duì)或基本正對(duì)金原子核入射α粒子在庫侖斥力作用下先減速至較小速度然后加速遠(yuǎn)離金原子核。
盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型
盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型
①在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核。
②原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。
③帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。
能用電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)判斷陰極射線帶負(fù)電荷。
完成課堂練習(xí)。
完成例題。
了解密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理。
完成課堂練習(xí)。
了解原子核結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程。
幫助學(xué)生回顧電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)生用已知知識(shí)來解決未知問題的能力。
幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。
掌握測(cè)定帶電粒子比荷的方法。
掌握測(cè)定帶電粒子比荷的方法。
通過了解密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理。
體驗(yàn)科學(xué)家探索科學(xué)的艱辛。
鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。
通過學(xué)習(xí)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型，建立起實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)精神。
拓展提高
1、(多選)英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫通過對(duì)陰極射線的探究,最終發(fā)現(xiàn)了電子,由此被稱為“電子之父”,下列關(guān)于電子的說法正確的是( )
A.任何物質(zhì)中均有電子 B.不同物質(zhì)中具有不同的電子
C.電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1 836倍 D.電子是一種粒子,是比原子更基本的物質(zhì)單元
解析：湯姆孫用不同的材料作陰極,都能發(fā)現(xiàn)陰極射線且陰極射線均為同一物質(zhì)——電子,這說明任何物質(zhì)中均含有電子,A對(duì),B錯(cuò);根據(jù)對(duì)電子比荷的測(cè)定可知,電子電荷量和氫原子核的電荷量相同,電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量,說明電子有質(zhì)量和電荷量,是一種粒子,并且電子是比原子更基本的物質(zhì)單元,C錯(cuò),D對(duì)。
答案：AD
2、密立根油滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了電子的存在,揭示了電荷的非連續(xù)性。如圖所示是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理示意圖,設(shè)小油滴的質(zhì)量為m,調(diào)節(jié)兩極板間的電勢(shì)差U,當(dāng)小油滴懸浮不動(dòng)時(shí),測(cè)出兩極板間的距離為d。則可求出小油滴的電荷量q= 。
完成拓展提高。
通過練習(xí)，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。
課堂小結(jié)
一、電子的發(fā)現(xiàn)
1、電子的比荷
2、電子的電荷量
二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型
盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)
三、原子核的電荷與尺度
1、由質(zhì)子和中子組成
2、半徑數(shù)量級(jí)10-15m
總結(jié)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)。
幫助學(xué)生梳理基礎(chǔ)知識(shí)，建立起知識(shí)框架。
板書

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