高中物理 第3章 原子世界探秘 3.1 电子的发现及其重大意义 3.2 原子模型的提出导学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP专享VIP免费

学案1电子的发现及其重大意义学案2原子模型的提出[学习目标定位]1.知道阴极射线的组成，电子是原子的组成部分.2.了解汤姆生发现电子的研究方法及蕴含的科学思想.3.了解α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象.4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容.5.知道原子和原子核大小的数量级，原子的组成及带电情况．1．电场和磁场对电荷的作用力(1)电场力F＝qE，正电荷受力方向与场强E方向相同，负电荷受力方向与场强E方向相反．(2)洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力F＝qvB，其方向可用左手定则判断．2．关于阴极射线的争论图1如图1所示，将阴极射线管的阴极和阳极接上高压电源后，用真空泵逐渐抽去管内的空气，管内就会产生气体放电现象，并发出光来，当气压降得很低时，管内变暗，不再发光，但此时由阴极发射出的射线，能使荧光物质发光．3．汤姆生对阴极射线本质的探究结论：汤姆生通过实验得出，阴极射线是一种带负电的质量很小的粒子，物理学中称为电子，电子是原子的组成部分．4．α粒子散射实验绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子却发生了较大的偏转，有的α粒子偏转角超过90°，极少数α粒子甚至被反弹回来．5．卢瑟福的核式结构模型1核式结构模型：原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子核集中了全部的正电荷和几乎全部质量；带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．6．原子核的电荷和尺寸(1)原子核电荷数非常接近于它们的原子序数，与核外电子数相等．(2)对于一般原子核，核半径的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m.一、对阴极射线及电子比荷的研究[问题设计]如图2所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场，发生偏转．图2(1)在D1、D2间加电场后射线偏到P2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D1、D2间加一磁场，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转．设电场强度为E，磁感应强度为B，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r，则粒子的比荷是多大？答案(1)负电(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qE＝qvB，得：v＝(3)根据洛伦兹力充当向心力：qvB＝m，得出：＝.又v＝，则＝.测出E、B、r即可求出比荷.[要点提炼]1．让阴极射线通过一对平行板间的匀强电场，根据偏转现象，证明它是带负电的粒子流．2．当板间加电场时，电子在板间做类平抛运动．3．当既加电场又加磁场时，射线不偏转，说明受到的电场力和洛伦兹力平衡．4.通过实验：巧妙利用电场力与洛伦兹力平衡，确定了阴极射线的速度，并测量出粒子的比2荷．5．改变阴极材料时，测得的比荷也相同，这表明这种粒子是多种材料的共同成份．二、α粒子散射实验及原子核式结构模型[问题设计]阅读课本“α粒子散射实验”，说明：(1)α粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？(2)卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射实验是如何解释的？答案(1)实验装置：①放射源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电，质量为氢原子质量的4倍．②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔．③放大镜：能绕金箔在水平面内转动．④荧光屏：荧光屏装在放大镜上．⑤整个实验过程在真空中进行．金箔很薄，α粒子(He)很容易穿过．实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．(2)卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射实验的解释(如图所示)：由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转．[要点提炼]1．α粒子散射实验的结果3(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后沿原来的方向前进；(2)少数α粒子发生了大角度的偏转；(3)有少数α粒子的偏转角超过90°，甚至有极少数α粒子被反弹回来．2．核式结构模型卢瑟福依据α粒子...