电子的发现.doc

原子结构
第一节 电子的发现
第二节 原子的核式结构模型
老河口一中物理组 杨风琴
【学习目标】：1．了解阴极射线及电子发现的过程；熟悉α粒子散射实验，理解卢瑟福关于原子核式结构模型提出的依据。2以事实为依据建立学说，发展学说，学习科学家分析和解决问题的方法。体会人类对原子的认识经历了一个漫长的辩证发展的过程。
【重点】：α粒子散射实验、卢瑟福关于原子核式结构模型。
【难点】：关于微观空间物理规律的探索方法。
【预习案】：使用说明＆学法指导：1先通读教材，理清电子的发现过程及原子模型的认识历程，再完成教材助读设置的问题。依据发现的问题，再读教材或查阅资料，解决问题。2独立完成，限时15分钟。
一 、知识准备
1比荷的概念是什么？
2带电粒子在磁场中运动时受力方向的判断及带电粒子在磁场中的受力大小的计算
二 、教材助读
一 电子的发现
1阴极射线是怎样形成的？历史上对阴极射线本质的认识有哪两种观点？
2英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种带电粒子流，判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是什么？
电子束
M1
M2/
+
—
—
+
荧屏
电极板
图18-2-1
3用图18-2-1所示装置测量阴极射线比荷的基本思路是怎样的？请根据教材“思考与讨论”部分，推导出阴极射线比荷的表达式？

4阅读教材，电子的电荷量是谁通过什么实验精确测量出来的？他还发现电荷的什么重要特点？
二、原子的核式结构模型
1.汤姆孙发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子是一个球体， 均匀分布在整个球内，而 像枣糕里的枣镶嵌在原子里面。但稍后一些的 的 实验 则完全否定了汤姆孙的模型。
2.‘α粒子的散射实验’的实验设计方案是怎样的？
三 预习自测
学习 自测题体现一定的基础性，又有一定的思维含量，只有“细心才对，思考才会”。
建议
1.汤姆孙对阴极射线的研究，采用的主要方法有（ ）
A. 用阴极射线轰击金箔，观察其散射
B．用‘油滴实验’精确测定电子电荷量
C．让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转判断其电性和计算其比荷
D．用高倍显微镜观测射线中粒子的大小
2．卢瑟福α粒子散射实验的结果（ ）
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．证明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．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
3．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为（ ）
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
4．在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A．与原子发生了碰撞
B．原子中存在着带负电的电子
C．正电荷在原子内是均匀分布的
D．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
我的疑惑 请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，待课堂上与老师和同学探究解决
【探究案】
一 学始于疑--------我思考、我收获
1．电子的发现经历了哪些过程？
2．‘α粒子散射实验’中为什么选择金箔作为轰击对象？
学习 请同学们用3分钟时间认真思考这些问题，并结合预习中自己的
建议 疑问开始下面的探究学习。
二 质疑探究-------质疑解疑、合作探究
探究点一 电子的发现
问题1：阴极射线到底是什么？用什么方法可以证明？

【例】如图18-2-2K
C1
C2
d
O
S
+
-
+
磁场
L1
O¢
L2
b
P
P¢
图18-2-2
所示，为汤姆生用来测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置。真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过C2中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域．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′到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P和P′之间的区域里再加上一个方向垂直纸面向外的匀强磁场，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。

问题2：汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得的比荷的数值是相等的。这说明这种粒子是构成各种物质的共有成分。汤姆孙把新发现的这种粒子称为电子。电子的电荷量e= C,电子的质量m= kg
针对训练
1． 关于阴极射线的性质，判断正确的是（ ）
A. 阴极射线带负电
B. 阴极射线带正电
C. 阴极射线的比荷比氢原子比荷大
D. 阴极射线的比荷比氢原子比荷小
2． 下列现象中，支持阴极射线是带电粒子观点的是（ ）
A． 阴极射线可以透过薄铝片
B． 阴极射线通过电场时，会发生偏转
C． 阴极射线通过磁场时，会发生偏转
D． 阴极射线透过镍单晶时，产生衍射现象
归纳总结

探究点二 原子的核式结构模型
问题1：简单介绍卢瑟福‘α粒子散射实验’的实验装置和实验观察到的现象？

问题2：汤姆孙的原子“枣糕模型”在解释‘α粒子散射实验’现象时遇到了怎样的困难？

问题3：为了解释‘α粒子的散射实验’结果，卢瑟福提出的原子的核式结构学说的内容是什么？依据“原子的核式结构”理论，如何解释‘α粒子的散射实验’现象？
针对训练
3．卢瑟福通过 实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型。平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图18-2-3中完成中间两条α粒子运动的轨迹。

18-2-3

4 关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子发生了较大的偏转
B．少数α粒子射过金箔后仍沿原来的方向前进
C．少数α粒子偏转角超过900
D．有的α粒子被弹回，偏转角几乎达到1800
5 在α粒子散射实验中，引起α粒子散射的力是（ ）
A.万有引力 B.电场力
C.磁场力 D.重力
6.在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则（ ）
A．α粒子的动能和动量几乎没有损失
B. α粒子将损失部分动能和动量
C. α粒子不会发生显著的偏转
D. α粒子将会发生较大角度的偏转
归纳总结：

原子结构
三 我的知识网络图-------归纳总结、串连整合
发现人：

电子

电荷量：

结
质量为：
构
核式模型：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部 和几乎 都集中在里，带负电的 在核外空间绕核转
实验现象：α粒子 不偏转；α粒子少数发生较大偏转；α粒子 发生大角度 偏转；
原子核

四 当堂检测------有效练习、反馈矫正
1.关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线的本质是氢原子
B．阴极射线的本质是电磁波
C．阴极射线的本质是电子
D．阴极射线的本质X射线
2.关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是（ ）
A．测得了电子的电荷量
B．提出了电荷分布的量子化观点
C．为电子质量的最终获得作出了贡献
D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据
3.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力是原子中电子对α粒子的作用力
B．使α粒子产生偏转的力主要是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的α粒子仍按原来的方向前进
D．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
有错必改

【我的收获】（反思静悟、体验成功）

[训练案]
一 基础训练题------把简单的事情做好就叫不简单！
1．1897年，汤姆孙在研究阴极射线时，测出了阴极射线的 ，并确定了其带
电，组成阴极射线的粒子称为 。
2．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是 ；若在图18-2-1中的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将 （“向上”、“向下”、“向里”或“向外”）偏转。

3．关于电子的发现，下列说法中正确的是（ ）
A．电子是由英国的物理学家汤姆孙发现的
B．电子的比荷最早是由赫兹测定的
C．认定阴极射线是电子流即可确定电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
D．精确测定电子的比荷是由密立根用著名的“油滴实验”完成的
4．如图18-2-2所示，根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法正确的是( )
18-2-2
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大

5．(2007·北京高考)如图18－2－3所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(　　)

图18－2－3
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
二 综合训练题--------挑战高手，我能行！
6．关于电子的下列说法中正确的是（ ）
A．发现电子是从研究阴极射线开始的
B．电子是原子的组成部分
C．发现电子的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D．电子带正电，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同
7．关于卢瑟福的α粒子散射实验，下述表达中错误的是（ ）
A．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，说明原子内部很空
B．少数α粒子的大角度散射说明原子的全部电荷和质量都集中在原子中心一个很小的核内
C．实验中使用金箔是因为金原子核质量大
D．实验中，为使能观察到穿过金箔后向各个不同角度散射的α粒子，荧光屏、显微镜能围绕着金箔在一个圆周内转动
8．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)(　　)
A.　　　　　　　　 B．k
C. D．2k

9．从α粒子散射实验结果出发推出的下述结论中正确的是（ ）
A．说明α粒子的速度很大
B．说明α粒子的质量比金原子质量还大
C．说明金原子的内部大部分是空的
D．说明金原子也是个球体
三 拓展训练题--------战胜自我，成就自我！
10．如图18－2－5所示，当极板P和P′既不加电场也不加磁场时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点，若在两极板间加上向下的电场，场强为E，和垂直于纸面向里的匀强磁场时，当磁感应强度的大小为B时，电子束仍打在荧光屏的中心O点，现撤去电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试用L1、E、B和θ表示出阴极射线的比荷．

18-2-5