第三单元　人类对原子结构的认识优秀教学设计

原子结构教学设计

一、基本知识点

1、19世纪末物理学的三大发现

（1）、1895年伦琴发现了X射线；

（2）、1896年贝克勒尔发现了天然放射性；

（3）、1897年汤姆生发现了电子。

2、阴极射线

（1）、1858年德国物理学家普吕克尔发现了阴极射线

（2）、阴极射线的特点：碰到荧光物质能够使其发光

3、汤姆生的原子模型：“枣糕模型”

4、粒子散射实验

（1）、原子的核式结构：卢瑟福依据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

（2）、原子半径的数量级：1010m；原子核半径的数量级：1015m

5、原子结构的探索历史

（1）、发现原子核式结构的过程

实验和发现

电子的发现

说明了什么

说明原子有复杂结构

说明汤姆生（枣糕式）原子模型不符合实际，卢瑟福重新建立原子的核式结构粒子散射实验

模型

（2）、原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别

核式结构

枣糕式结构

原子内部是非常空虚的，正电荷集中在原子是充满的正电荷的球体

一个很小的核里

电子绕核高速旋转

电子均匀嵌在原子球体内

二、典型例题

例1、汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示，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A'中心的小孔沿中心轴O1O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。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，(O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计。此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示)。

(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。

(2)推导出电子的比荷的表达式。

例2、在粒子散射实验中，少数粒子大角度偏转的原因是什么？

例3、粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为( ) A、粒子与电子根本无相互作用

B、粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的

C、粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计

D、电子很小，粒子碰撞不到电子

例4、如图所示卢瑟福粒子散射实验的原子核和两个粒子的径迹，其中正确的是（ ）

例5、在粒子散射实验中，当粒子最接近原子核时，关于描述粒子的有关物理量符合下列哪种情况？（ ）

A、动能最小

B、势能最小

C、粒子与金原子核组成的系统能量最小

D、粒子所受金原子核的斥力最大

例6、卢瑟福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

例7、在粒子散射实验中，根据粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个粒子以2.0107ms的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该粒子与金原子间的最近距离（已知带电qq粒子在点电荷电场中的电势能表达式为k12，粒子质量为6.641027kg）

r

训练1 1、卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（ ）

2、如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（ ）

A、在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多

B、在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光

C、卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似

D、粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹

3、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10m

4、在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、粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用

B、粒子一直受到原子核的斥力作用

C、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、粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小

5、在粒子的散射实验中，当粒子最接近金核时（ ）

A、粒子动能最小 B、粒子受到的库仑力最大

C、粒子电势能最小 D、以上说法都不对

6、卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出（ ）

A、原子的核式结构模型

B、原子核内有中子存在

C、电子是原子的组成部分

D、原子核是由质子和中子组成的

7、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，下列说法中正确的是（ ）

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

8、2005年被联合国定为“世界物理年”以表彰爱因斯坦对科学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献有（ ）

A、创立“相对论” B、发现“X射线”

C、提出“光子说” D、建立“原子核式模型”

q9、为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板m间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的量金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向，求qm为多少？

10、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_______。若在如图所示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______。

训练2 1、关于粒子的散射实验，下述不正确的是（ ）

A、粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷

B、粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用

C、只有少数粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上

D、相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，沿同一偏转角散射的粒子就越少

2、如图所示为粒子散射实验中粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下的说法正确的是（ ）

A、粒子在A处的速度比在B处的速度小

B、粒子在B处的速度最大

C、粒子在A、C处的速度大小相同

D、粒子在B处的速度比在C处的速度小

3、如图所示的四个图中，O点表示某原子核的位置，曲线ab和cd表示经过该原子核附近的粒子的远动轨迹，正确的图是（ ）

27414、铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：13Al2HeX0n。下列判断正确的是（ ）

2831 A、01n是质子 B、01n是中子 C、X是14Si的同位素 D、X是15P的同位素

5、卢瑟福通过粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构。如图所示的平面示意图中，①、②两条实线表示粒子的运动轨迹，则沿③所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为虚线中的（ ）

A、轨迹a B、轨迹b C、轨迹c D、轨迹d 6、已知电子的质量为9.11031kg，电荷量为1.61019C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.531010m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流强度。

答案：例1、UUd；2 例2、因为它们在穿过金原子时，与金原BdBbL1(L2L12)子核距离很近，受到了较强的库仑斥力。而只有少数粒子发生大角度偏转，是因为原子核非常小，只有少数粒子在穿过金原子时能够十分接近它。

例3、C 例4、A 例5、AD 例6、C 例7、d2.71014m

训练1 1D 2C 3AB 4B 5AB 6A 7C 8AC 9、q2dE 10、电子、向下

mB2L2训练2 1A 2CD 3D 4BD 5A 6、v2.19106ms；