电子的发现原子模型的提出

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1、第第3 3章章 原子结构原子结构3.1 3.1 电子的发现及其意义电子的发现及其意义k kA AB BD D2 2P P2 2p p1 1p p3 3 D D1 1汤姆孙的气体放电管的示意图汤姆孙的气体放电管的示意图k kA AB BD D2 2p p1 1 D D1 1kABD2p1D1在平行板间产生竖直向上在平行板间产生竖直向上的电场的电场E,E,在垂直电场向外在垂直电场向外的方向上加一磁场的方向上加一磁场B,B,qvBqEEvB2vqvBmr2qvEmBrB r质质mqmq2000喷雾器喷雾器E E电动势电动势E Emgmgx xF F阻阻F F电电油油滴滴A AB B显微镜显微镜密立根

2、油滴实密立根油滴实验的原理图验的原理图.:=bqEmgmgqE 重力场 与电力平衡密立根测量出电子的电量密立根测量出电子的电量e=1.6022e=1.60221010-19-19C C根据比荷可以精确地计算出电子的质量根据比荷可以精确地计算出电子的质量 m=9.1094m=9.10941010-31-31kgkg质子质量与电子质量的比值：质子质量与电子质量的比值： pem= 1836m111.76 10/qC kgm比荷： 2qUvm1.一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则（ ）A导线中的电流由A流向BB导线中的电流由B流向AC电子束

3、的径迹与AB中的电流方向无关D若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现BAB D3.2 3.2 原子模型的提出原子模型的提出电子的发现，激发了人们探索原子内部结构的热情电子的发现，激发了人们探索原子内部结构的热情 原子内部除了电子外，还有些什么？原子内部的结构又原子内部除了电子外，还有些什么？原子内部的结构又是怎样的？是怎样的？ 在在1919世纪末和世纪末和2020世纪初，科学家利用假设的方法，构思出世纪初，科学家利用假设的方法，构思出一个个原子结构的模型，再通过实验验证和理论分析，一步一个个原子结构的模型，再通过实验验证和理论分析，一步步接近原子结构的真实图景。步接近原子

4、结构的真实图景。两种典型的原子结构的模型两种典型的原子结构的模型 十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？汤姆生汤姆生 原子是一个球体，正电荷均匀地分布在原子是一个球体，正电荷均匀地分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面。原子里面。汤姆生原子结构模型汤姆生原子结构模型

5、 枣糕模型枣糕模型实验探究实验探究1 1、实验方案：、实验方案：粒子散射实验（粒子散射实验（19091909年卢瑟福）：年卢瑟福）：荧光屏荧光屏-记录粒子打在屏上记录粒子打在屏上的点迹的点迹放射源放射源-粒子粒子He42整个装置处于真空中整个装置处于真空中金箔金箔-很薄很薄 约约1 1m卢卢瑟瑟福福 1909 190919111911年，英国物理学家年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了卢瑟福和他的助手们进行了 粒子散射实验粒子散射实验著名的著名的 粒子散射实验粒子散射实验 按汤姆生的原子模型，按汤姆生的原子模型，粒子穿过金箔后应如何运动？粒子穿过金箔后应如何运动？ 根据汤姆生模型计算的结根

6、据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对果：电子质量很小，对 粒粒子的运动方向不会发生明显影子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，响；由于正电荷均匀分布， 粒子所受库仑力也很小，故粒子所受库仑力也很小，故 粒子偏转角度不会很大粒子偏转角度不会很大1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2 2、少数、少数 粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数粒子的偏转超过粒子的偏转超过90904 4、有的甚至几乎达到、有的甚至几乎达到180 180 第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第二、

7、三现象可看出，第二、三现象可看出， 粒子受到较大的库仑力作用粒子受到较大的库仑力作用 第四条现象可看出，第四条现象可看出，粒子在原子中碰到了比他质量粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西。大的多的东西。卢瑟福提出的原子核式结构卢瑟福提出的原子核式结构 卢瑟福卢瑟福粒子粒子散射实验的解释散射实验的解释 在原子的中心有一个很小的在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全部正电核，叫做原子核。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绕着里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转核旋转体育场体育场 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据

8、卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：原子原子原子核原子核原子半径数量级：原子半径数量级：10101010 m m原子核半径数量级：原子核半径数量级：10101515 m m1 1、有关、有关粒子散射实验，下列说法中正确的是（粒子散射实验，下列说法中正确的是（ ）A A、绝大多数、绝大多数粒子穿过金箔后不改变方向；粒子穿过金箔后不改变方向；B B、粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变；粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变；C C、粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型；粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型；D D、粒子散射实验，是卢瑟

9、福原子核式结构模型的实验依据。粒子散射实验，是卢瑟福原子核式结构模型的实验依据。ABDABD效果检测效果检测1. 1. 卢瑟福对卢瑟福对粒子散射实验的解释是（粒子散射实验的解释是（ ） A. A. 使使粒子产生偏转的力主要是原子中电子对粒子产生偏转的力主要是原子中电子对粒子的作粒子的作用力；用力；B. B. 使使粒子产生偏转的力主要是库仑力；粒子产生偏转的力主要是库仑力；C. C. 原子核很小，原子核很小，粒子接近它的机会很少，所以绝大多数粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的的粒子仍沿原来的方向前进；粒子仍沿原来的方向前进；D. D. 能产生大角度偏转的能产生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子

10、核近的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子。粒子。 BCD课堂练习课堂练习: :2. 2. 在在粒子散射实验粒子散射实验 中，如果一个中，如果一个粒子跟金箔中的电子粒子跟金箔中的电子相撞，则相撞，则 ( )( ) A. A.粒子的动能和动量几乎没有损失。粒子的动能和动量几乎没有损失。 B.B.粒子将损失部分动能和动量。粒子将损失部分动能和动量。 C.C.粒子不会发生显著的偏转。粒子不会发生显著的偏转。 D.D.粒子将发生较大角度的偏转粒子将发生较大角度的偏转AC3 3、 在在粒子散射实验中，当粒子散射实验中，当粒子最接近金核时（）粒子最接近金核时（） A.A.粒子动能最小；粒子动能最小； B.B.

11、粒子受到的库仑力最大；粒子受到的库仑力最大； C.C.粒子电势能最小；粒子电势能最小； D.D.粒子动量的变化率最小粒子动量的变化率最小A1 1、图中的圆点代表、图中的圆点代表粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲粒子散射实验中的原子核，带箭头的曲线代表线代表粒子的径迹，其中不可能发生的是（粒子的径迹，其中不可能发生的是（ ） A B C D ABD2 2、下列对原子的结构的认识中正确的是（、下列对原子的结构的认识中正确的是（ ） A A、原子中绝大部分是空的，原子核很小、原子中绝大部分是空的，原子核很小 B B、电子在核外旋转，库仑力提供向心力、电子在核外旋转，库仑力提供向心力 C C、原子的全

12、部正电荷和全部质量都集中在原子核里、原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里 D D、原子核的直径大约为、原子核的直径大约为1010-10-10m mAB检测检测3 3、如图所示为、如图所示为粒子散射实验中粒子散射实验中粒子穿过某一金原子核附近粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，时的示意图，A A、B B、C C三点分别位于两个等势面上，则以下说法三点分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是中正确的是 （ ） +ABCA A、粒子在粒子在A A处的速率比在处的速率比在B B处的速率小；处的速率小；B B、粒子在粒子在B B处的速率最大；处的速率最大；C C、粒子在粒子在A A、C C处的速

13、度相同；处的速度相同；D D、粒子在粒子在B B处的速率比在处的速率比在C C处的速率小。处的速率小。D1.1.人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的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是枣糕模型和核式结构 模型，它们的模型示意图如模型，它们的模型示意图如 图所示。图所示。下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( ) ( ) A A 粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关 B B科学家通过科学家通过 粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型结构模型 C

14、 C科学家通过科学家通过 粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型枣糕模型 D D科学家通过科学家通过 粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了波尔的原子模型型，建立了波尔的原子模型 B B 2.2.在在粒子散射实验中，并没有考虑粒子散射实验中，并没有考虑粒子跟电子碰撞所产生的粒子跟电子碰撞所产生的效果，这是由于效果，这是由于 （ ）A.A.粒子跟电子碰撞时，损失的动量很小，可以忽略粒子跟电子碰撞时，损失的动量很小，可以忽略B.B.电子体积实在太小，电子体积实在太小，粒子完全碰不到它粒子完全碰不到它C.C

15、.粒子跟各电子碰撞的效果相互抵消粒子跟各电子碰撞的效果相互抵消D.D.由于电子是均匀分布，由于电子是均匀分布，粒子受电子作用的合外力为零粒子受电子作用的合外力为零A A3.3.在卢瑟福的在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示，图中近时的轨迹如图所示，图中P P、Q Q为轨迹上的点，虚线是经过为轨迹上的点，虚线是经过P P、Q Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对不考虑其他原子核对粒子的作用，那么关于该原子核的位置，粒子的作用，那么

16、关于该原子核的位置，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ）A.A.一定在区域一定在区域 B.B.可能在区域可能在区域 C.C.可能在区域可能在区域D.D.一定在区域一定在区域 A A4 4在卢瑟福的在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏粒子发生大角度偏转，其原因是转，其原因是 ( ( ) )A A原子的正电荷和几乎全部质量集中在一个核上原子的正电荷和几乎全部质量集中在一个核上B B原子内部很原子内部很“空旷空旷”，原子核很小，原子核很小C C正电荷在原子中是均匀分布的正电荷在原子中是均匀分布的D D电子对电子对粒子的作用很强粒子的作用很强ABAB6.6.如

17、图所示为如图所示为粒子散射实验中粒子散射实验中粒子穿过某一金原子核附粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，近时的示意图，A A、B B、C C三点分别位于两个等势面上三点分别位于两个等势面上. .则以下则以下说法正确的是说法正确的是 ( ( ) )A.A.粒子在粒子在A A处的速度比在处的速度比在B B处的小处的小B.B.粒子在粒子在B B处速度最大处速度最大C.C.粒子在粒子在A A、C C处的速度大小相同处的速度大小相同D.D.粒子在粒子在B B处的速度比在处的速度比在C C处的速度小处的速度小CDCD7.7.如图所示，根据如图所示，根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式粒子散射实验，卢瑟

18、福提出了原子的核式结构模型结构模型. .图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个示一个粒子的运动轨迹粒子的运动轨迹. .在在粒子从粒子从a a运动到运动到b b，再运动到，再运动到c c的的过程中，下列说法中正确的是过程中，下列说法中正确的是 （ ）A.A.动能先增加，后减少动能先增加，后减少B.B.电势能先减小，后增大电势能先减小，后增大C.C.电场力先做负功，后做正功，总功等于零电场力先做负功，后做正功，总功等于零D.D.加速度先变小，后变大加速度先变小，后变大C C8 8若氢原子的核外电子绕原子核做半径为若氢原子的核外电子绕原子核

19、做半径为r r的匀速圆周运动，则的匀速圆周运动，则其角速度其角速度多大？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运多大？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流动的等效电流I I为多大？为多大？( (已知电子的质量为已知电子的质量为m m，电荷量为，电荷量为e e，静电，静电力恒量用力恒量用k k表示表示) )解：电子绕原子核运动的向心力是库仑力，解：电子绕原子核运动的向心力是库仑力， 因为因为 ，所以，所以 ；222ekmrrekrmr22 rmrTek 其运动周期为其运动周期为 其等效电流其等效电流 22eekITrmr 例例1 1、在用、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的

20、粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子的粒子的运动情况运动情况 （ ）A A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进B B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进，少数前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回发生较大偏转，极少数甚至被弹回C C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回生较大偏转，甚至被弹回D D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转B练习、卢瑟福练习、卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果【

21、】A.A.证明了质子的存在证明了质子的存在B.B.证明了原子核是由质子和中子组成的证明了原子核是由质子和中子组成的C.C.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上的核上D.D.说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动C练习练习2 2、在、在粒子散射实验中，使少数粒子散射实验中，使少数粒子产生大角度偏转的粒子产生大角度偏转的作用力是原子核对作用力是原子核对粒子粒子 【 】 A. A.万有引力万有引力 B.B.库仑力库仑力 C.C.磁场力磁场力 D.D.洛伦兹洛伦兹力力B练习练习3 3、当

22、、当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的可能存在的 【 】BC【结论结论】电子和原子核之间是库伦斥力，电子和原子核之间是库伦斥力，F=Kq1q2/r2练习练习4.4.如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A A、B B、C C、D D四个四个位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（ ）A A放在放在A A位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数

23、最多位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多B B放在放在B B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A A位置位置时稍少些时稍少些C C放在放在C C、D D位置时，屏上观察不到闪光位置时，屏上观察不到闪光D D放在放在D D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少AD练习练习5 5卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是础是 （ ）（A A） 粒子的散射实验粒子的散射实验 （B B）对阴极射线的研究）对阴极射线的研究（C C） 天然放射性现

24、象的发现天然放射性现象的发现 （D D）质子的发现）质子的发现A核式结构的不足核式结构的不足认为原子寿命的极短认为原子寿命的极短认为原子发射的光谱应该是连续的认为原子发射的光谱应该是连续的英国物理学家英国物理学家18561856年年1212月月1818日出生于英格兰曼彻斯特。日出生于英格兰曼彻斯特。 汤姆生汤姆生(1856(185619401940年年) )杰出贡献杰出贡献:1897:1897年发现电子年发现电子( (荣获荣获19061906年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖) ) 1871 1871年年8 8月月 3030日生于新西兰，日生于新西兰，杰出贡献杰出贡献: :18189999年年命名命名射线、射线、射线；射线；发现放射性元素发现放射性元素“钍钍”；19021902年提出原子自然蜕变理论年提出原子自然蜕变理论； 卢瑟福卢瑟福(1871(187119371937年年) )19111911年提出原子的核式结构模型；年提出原子的核式结构模型；19191919年发现质子，预言中子。年发现质子，预言中子。