人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性3 原子的核式结构模型导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性3 原子的核式结构模型导学案，共4页。
一、电子的发现
科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，如何通过实验判断这种射线的本质呢？
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1．阴极射线：________发出的一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光。
2．汤姆孙的探究
根据阴极射线在电场和磁场中的________情况断定，阴极射线的本质是带________(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。组成阴极射线的粒子被称为电子。
3．密立根实验：电子电荷的精确测定是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＝________________________(保留两位有效数字)。
4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是________的整数倍。
5．电子的质量me＝____________________ kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为eq \f(mp,me)＝________。
如图所示为汤姆孙的气体放电管。
(1)K、A部分起什么作用？
(2)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？
(3)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？
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(1)阴极射线实际上是高速运动的电子流。( )
(2)荧光屏上出现的淡淡荧光就是阴极射线。( )
(3)组成阴极射线的粒子是光电子。( )
(4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。( )
(5)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。( )
例1 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．汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量
例2 (2022·开封市高二期末)汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)电子的比荷。
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带电粒子的比荷常见的三种测量方法
1．利用磁偏转测比荷：由qvB＝meq \f(v2,R)得eq \f(q,m)＝eq \f(v,BR)，只需知道磁感应强度B、带电粒子的速度v和偏转半径R即可。
2．利用电偏转测比荷：偏移量y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)·eq \f(qU,md)(eq \f(L,v))2，故eq \f(q,m)＝eq \f(2ydv2,UL2)，所以在偏转电场电压U、d、L已知时，只需测量v和y即可。
3．利用加速电场测比荷：由动能定理qU＝eq \f(1,2)mv2得eq \f(q,m)＝eq \f(v2,2U)，在加速电场电压U已知时，只需测出v即可。
二、原子的核式结构模型
1.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”，如图。
2．α粒子散射实验：
(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、______、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于________中。
(2)实验现象
①________________α粒子穿过金箔后，基本上仍沿________的方向前进；
②________α粒子发生了______________偏转；极少数偏转的角度甚至__________，它们几乎被“________________”。
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_________模型。
3．核式结构模型：原子中带________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。
1．按照J. J．汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进？
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2．什么是α粒子？少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
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例3 (多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转
B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转
C．使少数α粒子产生偏转的原因是原子核对α粒子的万有引力
D．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
例4 关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有( )
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的________数，非常接近它们的________，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的______________来排列的。
2．原子核的组成：原子核是由__________和__________组成的，原子核的电荷数就是核中的___________。
原子核的电荷数＝中性原子的电子数＝质子数。
3．原子核的大小：用核________描述核的大小。一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为____ m，而整个原子半径的数量级是________ m，两者相差十万倍之多。
例5 下列对原子及原子核的认识，正确的是( )
A．原子由原子核和核外电子组成
B．原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量
C．原子核直径的数量级为10－10 m
D．中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷