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1、新课标人教版课件系列高中物理选修选修3-53-518.2原子的核式结构模型教学目标教学目标 v1、知识与技能、知识与技能v（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；v（2）知道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。v2、过程与方法、过程与方法v（1）通过对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；v（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；v（3）了解研究微观现象。v3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观v（1）通过对原子模型演变的历史的学习
2、，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；v（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。v教学重点：教学重点：v（1）引导学生自主思考讨论在于对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；v（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。v教学难点：教学难点：v引导学生小组自主思考讨论在于对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v教学方法：教学方法：v教师启
3、发、引导，学生讨论、交流。v教学用具：教学用具：v投影片，多媒体辅助教学设备。原子复杂结构的发现过程原子复杂结构的发现过程18971897年发现阴极射线是电子流年发现阴极射线是电子流都从物体中击出电子来都从物体中击出电子来原子原子 (中性中性)电子电子(一一)正电荷正电荷?设想设想?1 1、公元前五世纪、公元前五世纪希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成。希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成。2 2、100100多年前多年前化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分
4、的、物现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分的、物质是由原子组成的。质是由原子组成的。3 3、1919世纪末世纪末2020世纪初世纪初X X射线使气体电离射线使气体电离光电效应光电效应汤姆生原子模型汤姆生原子模型 19世纪是电磁学大发展的时期世纪是电磁学大发展的时期,到七、八十年到七、八十年代电气工业开始有了发展代电气工业开始有了发展,发电机、变压器和发电机、变压器和高压输电线路逐步在生产中得到应用，然而，高压输电线路逐步在生产中得到应用，然而，漏电和放电损耗非常严重，成了亟待解决的问漏电和放电损耗非常严重，成了亟待解决的问题。同时，电气照明也吸引了许多科学家的注题。同时，电气照明也吸
5、引了许多科学家的注意。这些问题都涉及低压气体放电现象，于是意。这些问题都涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问，人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。题。阴极射线阴极射线是低压气体放电过程中出现的一是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，对其本性的研究导致了种奇特现象，对其本性的研究导致了英国学派英国学派的微粒说的微粒说和和德国学派的以太论德国学派的以太论。电子的发现电子的发现阴极射线是德国物理学家阴极射线是德国物理学家J.普吕克尔在普吕克尔在1858年利用年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的低压气体放电管研究气体放电时发现的.从低压气从低压气体放电管阴极发
6、出的电子在电场加速下形成的电子体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流。阴极可以是冷的也可以是热的，电子通过外加流。阴极可以是冷的也可以是热的，电子通过外加电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电子发射过程从阴极射出。子发射过程从阴极射出。阴极射线阴极射线1897年年J.J.汤姆孙汤姆孙根据放根据放电管中的阴极射线在电管中的阴极射线在电磁电磁场场和和磁场磁场作用下的轨迹确作用下的轨迹确定阴极射线中的定阴极射线中的粒子粒子带带负负电电，并测出其，并测出其荷质比荷质比，这，这在一定意义上是历史上第在一定意义上是历史上第一次发现电子，一次发现电子
7、，12年后年后R.A.密立根用密立根用油滴实验油滴实验测测出了电子的出了电子的电荷电荷。电子的发现电子的发现1856-19401856-1940英国剑桥大学英国剑桥大学实验物理学家实验物理学家 电子的发现电子的发现汤姆孙汤姆孙1.测阴极射线的电荷测阴极射线的电荷 2.使阴极射线在静电场中偏转。使阴极射线在静电场中偏转。3.3.测阴极射线的荷质比。从以上两实验测阴极射线的荷质比。从以上两实验,汤姆生汤姆生已可明确无误地证明阴极射线是由某种带负电的微已可明确无误地证明阴极射线是由某种带负电的微粒组成。这种微粒是什么，汤姆生进一步对阴极射粒组成。这种微粒是什么，汤姆生进一步对阴极射线的荷质比进行了大
8、量的测量。最后得到阴极射线线的荷质比进行了大量的测量。最后得到阴极射线微粒的质荷比为微粒的质荷比为1010-11-11千克千克库仑库仑,比氢离子的质荷比氢离子的质荷比比1010-8-8千克千克库仑小千倍。库仑小千倍。阴极射线应用阴极射线应用 电子示波器中的示波管、电子示波器中的示波管、电视电视的的显像管显像管、电子显微电子显微镜镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质以及能使被照射的某些物质,如如硫化锌硫化锌发荧光的性质发荧光的性质工作的工作的.高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射
9、线射线，可用于研究，可用于研究物质物质的的晶体晶体结构。阴极射线还可结构。阴极射线还可直接用于切割、直接用于切割、熔化熔化、焊接焊接等。等。在在19世纪末年，物理学有三项重大的实验发现，这就是世纪末年，物理学有三项重大的实验发现，这就是X射线、放射性和电子。电子的发现具有更伟大的意义，射线、放射性和电子。电子的发现具有更伟大的意义，因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通向原子物理学的大门物。电子的发现打开了通向原子物理学的大门,人们开人们开始研究原子的结构始研究原子的结构.电子的发现之旅阴极射线汤姆孙发现电子伦琴发
10、现X射线n原子可以分割。n无论哪种材料作为阴极产生的粒子质量电荷相同，说明它们是原子的组成部分。n粒子质量小于氢原子的千分之一。AK汤姆孙的原子模型：汤姆孙的原子模型：原子是一个球体，正电荷原子是一个球体，正电荷均匀分布均匀分布在在整个球体内，电子整个球体内，电子镶嵌镶嵌其中。其中。汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型枣糕模型枣糕模型 1909190919111911年，英国物年，英国物理学家卢瑟福和他的助理学家卢瑟福和他的助手们进行了手们进行了 粒子散射粒子散射实验实验卢卢瑟瑟福福著名的著名的 粒子散射实验粒子散射实验汤姆孙模型预言的汤姆孙模型预言的粒子散射实验的粒子散射实验的结果是怎样的？结果
11、是怎样的？汤姆孙模型预言的汤姆孙模型预言的粒子散射实验的结果是怎样的？粒子散射实验的结果是怎样的？正电荷在原子内部均匀分布，正电荷在原子内部均匀分布，粒子穿过原子时，由于粒子两侧粒子穿过原子时，由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部分互相抵消，使正电荷对它的斥力大部分互相抵消，使粒子偏转的力不会很大。粒子偏转的力不会很大。实验结果：沿原方向前进：沿原方向前进：发生大角度偏转，：发生大角度偏转，甚至偏角超过甚至偏角超过90900 0结果分析：v电子能否使电子能否使粒子大角度偏转？粒子大角度偏转？v1 1微米厚的金箔内含微米厚的金箔内含30003000层原子层，层原子层，绝大多数绝大多数粒子穿过金箔仍沿
12、原方粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？向前进说明什么？v少数少数粒子的大角度偏转甚至反弹粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？是怎么造成的？原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里原子的全部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绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转 v 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分部是十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：体育场原子原子核原子核的电荷和大小原子核的电
13、荷和大小v根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。还可以估计出原子核的大小。v（1）原子的半径约为）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是米、原子核半径约是10-14米，原子核的体积只占原子的体积的万亿米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。分之一。v（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。元素在周期表内的原子序数相等。v（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库）电子绕核
14、旋转所需向心力就是核对它的库仑力。仑力。【反馈练习】1、在用、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的到的粒子的运动情况是粒子的运动情况是 A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进进 B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转答案：答案：B2、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果A、证明了质子的存在、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、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都、说明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上集中在一个很小的核上D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动上运动答案：答案：C3、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的轨迹哪些是不可能存在的答案：答案：BC
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