1、第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 3原子的核式结构模型 1.知道阴极射线,了解电子的发现过程,知道电子的电荷量。 2.了解粒子散射实验装置和实验现象,了解卢瑟福的实验和科学方法,培养抽象思 维能力。 3.知道卢瑟福的原子核式结构模型,会解释粒子散射实验现象。 4.知道原子核的电荷与尺度。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.阴极射线 (1)产生阴极射线的装置 1 | 电子的发现 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。 J.J.汤姆孙的气体放电管的示意图 (2)产生阴极射线的
2、机理 管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开”(即气体分 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 子被电离),正电荷(即正离子)在电场加速下撞击阴极,于是阴极释放 更多粒子流,形成了阴极射线。 2.电子的发现 (1)J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定,它的本 质是带负电的粒子流,并求出了这种粒子的比荷。 (2)用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同。 (3)结论:阴极射线粒子带负电,其电荷量的大小与氢离子大致相同,而质量比 氢离子小得多,后来组成阴极射线的粒子被称为电子。 3.电子的电荷量及电荷量子化 (1)电子电荷量:电子电荷的精确测定是在19
3、091913年间由密立根通过著名的 “油滴实验”做出的。目前公认的电子电荷e的值为e=1.60217663410-19C。 (2)电荷是量子化的,即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 (3)电子的质量:me=9.1093835610-31kg,质子质量与电子质量的比值为=1836。 p e m m 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.J.J.汤姆孙的“西瓜模型”或“枣糕模型” 原子是一个球体,正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内,电子镶嵌其中。 2.粒子散射实验 (1)粒子是从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子,质量为 氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。 (2
4、)如图所示,粒子源R是被铅块包围的,它发射的粒子经过一条细通道,形成一束 射线,打在金箔F上。显微镜M带有荧光屏S,可以在水平面内转到不同的方向对散 射的粒子进行观察。被散射的粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生。通过显 微镜观察闪光就可以记录在某一时间内向某一方向散射的粒子数。从粒子放射 源到荧光屏这段路程处于真空中。 2 | 原子的核式结构模型 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 粒子散射的实验装置示意图 (3)当粒子打到金箔时,由于金原子中的带电粒子对粒子有库仑力的作用, 一些粒子的运动方向改变,也就是发生了粒子的散射。 3.粒子散射实验现象 (1)绝大多数粒子穿过金箔后,基本
5、上仍沿原来的方向前进。 (2)少数粒子发生了大角度的偏转。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (3)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”。 4.对粒子散射实验的解释 (1)大角度的偏转不可能是电子造成的,因为它的质量只有粒子的。J. J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。 (2)核式结构模型 1911年,卢瑟福设想:原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量, 电子在正电体的外面运动。正电体的尺度是很小的,称为原子核。卢瑟福的 原子模型因而称为核式结构模型。 (3)卢瑟福对粒子散射实验的解释 当粒子接近原子时,电子对它的影响可以忽略,但是,正
6、电体对它的作用就 不同了。因为正电体很小,当粒子进入原子区域后,大部分离正电体很远, 受到的库仑斥力很小,运动方向几乎不改变。只有极少数粒子在穿过时距离正电 1 7300 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 体很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。这个情况如下 图所示。 粒子散射图景 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (1)各种元素的原子核的电荷数,即原子内的电子数。 (2)原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数就是核中的 质子数。 (3)对于一般的原子核,实验确定的核半径的数量级为10-15m,而整个原子半径的数 量级是10-10m,两者相差十万倍之多。
7、可见原子内部是十分“空旷 ”的。 3 | 原子核的电荷与尺度 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.阴极射线实际上是高速运动的电子流。() 提示:阴极射线带负电,实际上是高速运动的电子流。 2.电子的电荷量是J.J.汤姆孙首先精确测定的。() 提示:电子的电荷量是密立根首先精确测定的。 3.电子是原子的组成部分,电子电荷量可以取任意数值。() 4.粒子大角度的偏转是电子造成的。() 提示:粒子大角度的偏转是原子核造成的。 5.粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹。() 提示:粒子散射实验中少数粒子发生了大角度偏转或反弹。 判断正误，正确的画“ ” ，错误的画“ ” 。
8、第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 6.卢瑟福否定了J.J.汤姆孙的原子模型,建立了原子核式结构模型。() 提示:J.J.汤姆孙的原子模型不能解释粒子散射实验,卢瑟福建立了原子核式结构 模型。 7.原子的质量几乎全部集中在原子核上。() 提示:原子核集中了几乎全部原子的质量。 8.原子中所有正电荷都集中在原子核内。() 提示:原子中,只有原子核内的质子带正电荷。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 阴极射线带电性质的判断方法阴极射线带电性质的判断方法 方法一:在阴极射线所经区域加上电场,通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电 场的情况确定阴极射线带电的性质。 方法二:在阴
9、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阴极 射线带电的性质。 J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况判定,它的本质是 带负电的粒子流,并由实验测得阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍,后 来组成阴极射线的粒子被称为电子。 1 | 电子的发现 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 2 | 原子的核式结构模型与原子核的组成 情境J.J.汤姆孙发现电子后建立了“枣糕模型”。卢瑟福根据粒子散射实验推 翻了“枣糕模型”,建立了核式结构模型。在探究原子内部结构的过程中,卢瑟福 说:“我知道了,原子到底是什么样的,可以将它想象成一个小的太阳系。” J.J.汤姆孙的
10、枣糕模型 原子的核式结构模型 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 问题 1.太阳系中心的太阳与原子内部结构的哪一部分相对应? 提示:太阳系中心的太阳与原子内部的原子核相对应。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。 2.太阳系中的行星与原子内部结构的哪一部分相对应? 提示:太阳系中的行星与原子内部的电子相对应。带负电的电子在核外空间运动, 就像行星绕太阳运转一样。 3.卢瑟福的核式结构模型是最科学的吗? 提示:卢瑟福的核式结构模型是比J.J.汤姆孙的“枣糕模型”更科学的模型,但不是 最科学的模型,随着人们认识水平的不断提高,对原子结构的认识也在不断更新。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 卢瑟福的核式结构模型对卢瑟福的核式结构模型对粒子散射实验的分析粒子散射实验的分析 (1)分布情况:原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内,原子中绝大部分 是空的。 (2)受力情况 少数粒子靠近原子核时,受到很强的库仑斥力; 大多数粒子离原子核较远,受到的库仑斥力较小。 (3)偏转情况 绝大多数粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于粒子很小); 少数粒子发生大角度偏转,甚至被弹回; 如果粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180,这种机会极少。
