选修3-5 教案 第十八章 原子结构

原子的核式结构模型（一）知识与技能1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。

2．知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。

（二）过程与方法1．通过对α粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。

2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。

3．了解研究微观现象。

（三）情感、态度与价值观1．通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。

2．通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。

★教学重点1．引导学生小组自主思考讨论在于对α粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构；2．在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法；★教学难点引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课讲述：汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。

学生活动：师生共同得出汤姆生的原子葡萄干布丁模型。

点评：用动画展示原子葡萄干布丁模型。

（二）进行新课1．α粒子散射实验原理、装置（1）α粒子散射实验原理：汤姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否对呢？原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。

而α粒子具有足够的能量，可以接近原子中心。

它还可以使荧光屏物质发光。

如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。

【单元内容】第一节电子的发现第二节原子的核式结构模型第三节氢原子光谱第四节波尔的原子模型【学习目标】（1）了解电子的发现过程（2）理解解原子的核式结构模型（3）了解氢原子光谱（4）理解波尔的原子模型，理解原子的能级【重点】1．原子核式结构模型2．氢原子光谱3．原子的能级【难点】1．氢原子光谱2．原子的能级【自主预习】1、知识铺垫①物质是由原子组成的②原子的核式结构2、课文预习（仔细阅读课本，并填写）（1）．电子的发现：1897年，英国物理学家发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结构的序幕．（2）．原子的核式结构模型(卢瑟福的ɑ粒子散射实验)在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在上，带负电的在核外空间绕核高速旋转．（3）稀薄气体放电所发出的光谱是的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是的，这种分立的线状谱叫．形成的原因：不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐射光子时，光子的不同．（4）.光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定样品中的组成．（5）玻尔原子模型，轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是的．（6）玻尔原子模型，定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是的．这些不同的状态叫定态．在各个定态中，原子是的，不向外辐射能量．(7) 跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要或一定频率的光子，该光子的能量等于两个状态的，即hν＝.（8）．能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态对应的叫能级．能量最低的状态叫；其他能量状态叫激发态．（9）用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样．形象地把它称做电子云。

通过可以知道电子在原子核附近出现的概率．3、预习质疑（阅读课本当中有何疑惑，请提出问题写在下面）【课堂探究】问题1：汤姆孙在发现电子的过程中，主要依据了哪些实验现象？问题2：在卢瑟福做的 粒子散射实验当中，有什么令人惊奇的结果？卢瑟福是怎样依据实验结果得出著名的原子核式结构模型的？问题3：什么是线状谱？经典理论在解释原子光谱上遇到哪些困难啦？问题4：波尔原子理论的两个基本假设是什么？问题5：你能够使用氢原子能级图和波尔原子理论解释氢原子光谱吗？【例题精析】【例1】1．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有( )A．汤姆生发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B．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C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的【例2】仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是( ) A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的【例3】氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A．氢原子的能量增加B．氢原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子【例4】汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是( )A．可能大于或等于7.7 eVB．可能大于或等于8.8 eVC．一定等于7.7 eVD．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种【例5】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1＋ν2)；④h(ν1＋ν2＋ν3) 以上表示式中( )A．只有①③正确B．只有②正确C．只有②③正确 D．只有④正确【例6】（2009·四川）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )A. 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B. 氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C. 在水中传播时，a光较b光的速度小D. 氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离。

人教版高中物理选修3-5第18章第二节原子的核式结构一、教学任务分析电子的发现、α粒子散射实验、原子的核式结构模型的提出，这些都是人类探求物质微观结构的认识过程的起点，其中涉及到的实验、逻辑推理方法也都是人类认识自然规律的典型的科学方法。

因此这些内容不仅是本章的核心内容，而且也为后面继续学习人类对微观世界认知过程打下重要的思维与方法的基础。

学习本节内容需要以库仑定律、带电粒子在电场磁场中的运动等电、磁场知识为基础。

从介绍汤姆孙的阴极射线实验入手，通过实验现象分析得到阴极射线是由电子组成的，揭示了原子是可分的。

介绍卢瑟福α粒子散射实验，通过分析实验结果，对汤姆孙建立的“葡萄干蛋糕模型”提出质疑，在此基础上介绍卢瑟福提出的核式结构模型，。

并运用该模型解释α粒子散射实验结果。

在介绍卢瑟福α粒子散射实验的实验设计思想时，使学生了解研究微观世界的一种重要有效的方法与手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。

从而使学生理解人类是如何在实验的基础上认识原子结构；怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。

在介绍卢瑟福核式结构模型时，可通过比较该模型、汤姆孙的原子模型与实验结论的相互印证关系，使学生感受到物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态；物理学的研究通常需通过提出假设、建立物理模型、实验验证等几个过程；物理学的发展过程，可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。

这些认识都将提高学生的科学意识与科学品质。

二、教学目标1．知识与技能（1）知道卢瑟福α粒子散射实验。

（2）知道原子的核式结构模型。

（3）理解卢瑟福的原子核式结构学说对α粒子散射实验的解释。

2．过程与方法（1）通过分析卢瑟福α粒子散射实验的结果，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。

（2）通过了解人类探索认识原子结构的历史，认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息，来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。

高中物理选修3—5第十八章《原子结构》全章导学案汇总一.§§18.1《电子的发现》（附课后同步强化训练与详细参考答案）二.§§18.2 《原子的核式结构模型》（附课后同步强化训练与详细参考答案）三.§§18.3 《氢原子光谱》（附课后同步强化训练与详细参考答案）四.§§18.4 《波尔的原子模型》（附课后同步强化训练与详细参考答案）§§18.1 《电子的发现》导学案【教学目标】1．知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程。

2．知道电子是原子的组成部分。

3．知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。

重点：电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。

难点：阴极射线【自主预习】1.1897年，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________的粒子流并求出了这种粒子的________，后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的________，它的电荷量的大小与氢离子大致相同。

2．组成阴极射线的粒子被称为________。

电子是________的组成部分，是比原子更基本的物质单元。

3．电子电荷的精确测定是在1910年前后由________通过著名的________做出的。

电子电荷的值一般取做e＝________ C。

4．密立根实验更重要的发现是：电荷是________的，即任何带电体的电荷只能是e 的________。

5．质子质量与电子质量的比值为 m p/m e＝________。

6.阴极射线的产生1). 阴极射线由阴极射线管产生2)．阴极射线 :在两极间加有高压时，阴极会发生一种射线，这种射线称为阴极射线。

3)．阴极射线的特点:阴极射线能够使荧光物质发光。

4)．对阴极射线的本质的认识：19世纪后期的两种观点：(1)认为是电磁辐射，类似X射线；(2)是带电粒子。

7. 2.密立根的“油滴实验”1910年密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷现代值为e＝1.602 177 33(49)×10－19 C，有关计算中一般使用e＝1.6×10－19 C。

本套资源目录2019_2020学年高中物理第18章1电子的发现学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第18章2原子的核式结构模型学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第18章3氢原子光谱学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第18章4玻尔的原子模型学案新人教版选修3_52019_2020学年高中物理第18章章末复习课学案新人教版选修3_51电子的发现[学习目标] 1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程．(重点)2.知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系．(重点、难点)一、阴极射线1．实验装置真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈．2．实验现象感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出B(A.阴极射线 B．荧光)．3．阴极射线荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线．二、电子的发现1．汤姆孙的探究方法及结论(1)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)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍．(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．2．汤姆孙的进一步研究汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．3．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的为e ＝1.602×10－19 C.(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：m e ＝9.109 389 7×10－31 kg ，质子质量与电子质量的比m pm e＝1 836.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×) (2)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√) (3)阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√) (4)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．(×)2．阴极射线管中加高电压的作用是( )A ．使管内的气体电离B ．使阴极发出阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速[解析]在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，B错误；阴极发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃壁发生撞击而产生荧光，故A、C错，D正确．[答案] D3．(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是( )A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的B．物体所带电荷量可以是任意值C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍[解析]密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10－19C，并提出了电荷量子化的观点，因而A对，B错，C对；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D对．[答案]ACD1(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法(1)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的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴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带电的性质．3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．【例1】(多选)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．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量[解析]阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，选项A正确；由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，选项B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，选项C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根，选项D 正确．[答案]AD1．关于阴极射线，下列说法正确的是( )A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小[解析]阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故AB错误；最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线，故C正确；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子的比荷大得多，故D错误．[答案] C1根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：(1)让电子通过正交的电磁场，如图(甲)所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )得到电子的运动速度v ＝E B.甲(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图(乙)所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv ＝mv 2r，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由qvB ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r.乙2．密立根油滴实验(1)装置密立根实验的装置如图所示．①两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．(2)方法①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E.但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1.②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．(3)结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e.【例2】如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.(1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小；(2)推导出电子比荷的表达式．[解析] (1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev ＝Ee ＝U b e ，得v ＝U Bb即打到荧光屏O 点的电子速度的大小为U Bb.(2)由d ＝12Ue bm ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 1v 2＋Ue bm L 1v ·L 2v可得 e m ＝2dbv 2UL 1(L 1＋2L 2)＝2dU B 2bL 1(L 1＋2L 2). [答案] (1)U Bb (2)2dU B 2bL 1(L 1＋2L 2)巧妙运用电磁场测定电子比荷(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE ＝qvB ，可以测出电子速度的大小．(2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．2．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m ，调节两极板间的电势差U ，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d .则可求出小油滴的电荷量q ＝________.[解析] 由平衡条件得mg ＝q U d ，解得q ＝mgd U . [答案] mgd U1.英国物理学家汤姆孙发现了电子.2.组成阴极射线的粒子——电子.3.密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量.1．(多选)已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是( )A．阴极射线管内的高电压不能够对其加速而增加能量B．阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C．阴极射线通过磁场方向一定不会发生改变D．阴极射线通过偏转电场能够改变方向[解析]因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X射线不产生作用力，故选项A、B、C对．[答案]ABC2．(多选)汤姆孙通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )A．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．不同物质中的电子是相同的D．电子质量是质子质量的1 836倍[解析]汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现均为同一种相同的粒子——即电子，它的质量远小于质子的质量；由此可知A、C正确，B、D错误．[答案]AC3．(多选)关于电子的发现，下列叙述中正确的是( )A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发现，说明原子具有一定的结构C．电子是第一种被人类发现的微观粒子D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象[解析]发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．[答案]BCD4．(多选)如图所示，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转，则( )A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关[解析]阴极射线的粒子是电子带负电，由左手定则判断管内磁场方向为垂直于纸面向里．由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A.A项错误，B项正确；电流方向改变，管内的磁场方向改变，电子的受力方向也改变，C正确，D错误．[答案]BC2原子的核式结构模型[学习目标] 1.了解α粒子散射实验器材、实验原理和实验现象．(重点)2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容．(重点、难点)3.了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力．(重点)一、α粒子散射实验1．汤姆孙原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中．2．α粒子散射实验(1)实验装置：α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏．(2)实验现象：①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．②少数α粒子发生了大角度的偏转．③极少数α粒子的偏转角大于90°，甚至有极个别α粒子被反弹回来．(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，建立了核式结构模型．二、卢瑟福的核式结构模型1．核式结构模型1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动．2．原子核的电荷与尺度1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹．(×)(2)卢瑟福否定了汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型．(√)(3)原子的质量几乎全部集中在原子核上．(√)(4)原子中所有正电荷都集中在原子核内．(√)(5)核电荷数等于质子数，也等于中子数．(×)2．(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α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A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( )A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光[解析]在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、D错误，C正确．[答案]AC3．卢瑟福α粒子散射实验的结果( )A．证实了质子的存在B．证实了原子核是由质子和中子组成的C．证实了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里D．说明了原子的正电荷均匀分布在整个原子中[解析]α粒子散射实验说明原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子．[答案] C1放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．2．现象及解释(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．大多数α粒子离金原子核较远．(2)少数α粒子发生较大的偏转．发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大．(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核．3．实验的注意事项(1)整个实验过程在真空中进行．(2)金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显．【例1】在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中符合实验事实的是( )[解析]α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，故只有C正确．[答案] C(1)分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为.“大角度偏转”只是少数粒子的行为.(2)α粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键.通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景.1．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光[解析]由于α粒子有很强的电离作用，其穿透能力很弱，所以该实验要在真空中进行，选项A正确；α粒子打在荧光屏上会有闪光，为了观察大角度散射，带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动，选项B、C正确，选项D错误．[答案]ABC1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别．2．原子内的电荷关系：原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．4．原子半径的数量级是10－10m，原子核半径的数量级是10－15m，两者相差10万倍之多．【例2】(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是( )A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径约是10－10 m[解析]由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，选项A正确，选项C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，选项B正确；原子核半径的数量级是10－15 m，原子半径的数量级是10－10 m，选项D错误．[答案]AB2．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子[解析]原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错，B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远，因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对．[答案]BCD课堂小结1.α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.2.原子结构模型：在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的所有正电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里绕核旋转.3.原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数.知识脉络1．(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有( )A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以[解析]若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B 错；若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C对；若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D错．[答案]AC2．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( )A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小[解析]α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D错误．[答案] B3．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量情况正确的是( )A．动能最大B．势能最小C．势能最大D．α粒子与金原子核组成的系统能量最小[解析]α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，故A、B错误，C正确；系统的能量守恒，选项D错误．[答案] C4.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、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．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是( )A．可能在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．可能在④区域[解析]α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A.[答案] A3氢原子光谱[学习目标] 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念．(重点)2.知道氢原子光谱的实验规律．(重点)3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．(难点)一、光谱1．定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析(1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分．(2)优点：灵敏度高．二、氢原子光谱分析1．氢原子光谱的实验规律(1)光谱研究的意义许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径．(2)气体发光原理①气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光．②氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱．(3)巴耳末公式①公式：1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2(n＝3,4,5…)．②意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．2．经典理论的困难(1)用经典(电磁)理论在解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征时遇到了困难．(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用来解释原子世界的现象．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)(2)不同原子的发光频率是不一样的．(√)(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)(4)氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√)2．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是不连续的B．原子光谱是连续的C．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的D．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同[解析]原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C错，D对．[答案]AD3．(多选)以下论断中正确的是( )A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象[解析]卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．[答案]ABD光谱分类和光谱分析12．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线．3．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g.(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发。

第十八章原子结构18.1 电子的发现[三维教学目标]1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。

2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。

3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。

人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。

[教学重点]：阴极射线的研究。

[[教学难点]：汤姆孙发现电子的理论推导。

[教学方法]：实验演示和启发式综合教学法。

[教学用具] ：投影片，多媒体辅助教学设备。

[教学过程]：第一节电子的发现（一）引入新课很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。

这种认识一直统治了人类思想近两千年。

直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。

电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。

（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。

问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。

1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。

德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。

所以他把这种未知射线称之为阴极射线。

对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。

（1）电磁波说：代表人物，赫兹。

认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。

（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。

认为这种射线的本质是一种高速粒子流。

思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。

课堂探究探究一α粒子散射实验和核式结构模型问题导引汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试，你都知道有哪些典型的模型呢？提示：汤姆孙的“枣糕模型”、卢瑟福的核式结构模型、玻尔模型。

名师精讲1．α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析（1）由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转.（2）使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分。

按照汤姆孙原子模型,正电荷在原子内是均匀分布的,α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回,这与α粒子散射实验相矛盾。

（3)实验现象表明原子中绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的。

2．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别3．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(1）当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小。

因为原子核很小,所以绝大多数α粒子不发生偏转。

(2）只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑力作用,发生大角度偏转，而这种机会很少。

（3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少,如图所示.警示α粒子的质量是电子质量的七千多倍，α粒子与电子相碰类似于子弹与尘埃相碰，α粒子的运动方向也不会有明显的改变,更不可能使它反弹。

【例题1】如图所示为α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象，下列说法不正确的是（)A ．相同时间内放在A 位置时观察到屏上的闪光次数最多B ．相同时间内放在B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在A 位置时稍少些C ．放在C 、D 位置时屏上观察不到闪光D ．放在D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析:在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A 正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，所以在B 位置只能观察到少数的闪光,在C 、D 两位置能观察到的闪光次数极少,故B 、C 错误，D 正确。