2019-2020学年人教版高中物理选修3-5学案:第十八章 学案1、2 含答案.docx
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1、1电子的发现2原子的核式结构模型学习目标 1.知道阴极射线是由电子组成的,电子是原子的组成部分,知道电子的电荷量和比荷.2.了解汤姆孙发现电子的研究方法及蕴含的科学思想,领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.3.知道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,能说出原子核的数量级一、阴极射线电子的发现导学探究(1)在图1所示的演示实验中,K是金属板制成的阴极,A是金属环制成的阳极K和A之间加上近万伏的高电压后,玻璃管壁上观察到什么现象?该现象说明了什么问题?图1答案玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影,这说明阴极能够发出某种射线,并
2、且撞击玻璃引起荧光(2)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点,一种观点认为是电磁辐射,另一种观点认为是带电微粒,你认为应如何判断哪种观点正确?答案可以让阴极射线通过电场或磁场,若射线垂直于磁场方向通过磁场后发生了偏转,则该射线是由带电微粒组成的知识梳理阴极射线及电子的发现(1)阴极射线科学家用真空度很高的真空管做放电实验时,发现真空管阴极发射出的一种射线,叫做阴极射线(2)阴极射线的特点在真空中沿直线传播;碰到物体可使物体发出荧光(3)电子的发现:汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场,根据偏转情况,证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷(4)密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷
3、电子电荷量一般取e1.61019_C,电子质量me9.11031_kg.即学即用关于阴极射线的本质,下列说法正确的是()A阴极射线本质是氢原子B阴极射线本质是电磁波C阴极射线本质是电子D阴极射线本质是X射线答案C解析阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的二、粒子散射实验导学探究(1)什么是粒子?(2)粒子散射实验装置由几部分组成?实验过程是怎样的?(3)粒子散射实验的实验现象是怎样的?(4)少数粒子发生大角度散射的原因是什么?答案(1)粒子(He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,实质是失去两个电子的氦原子核,带有两个单
4、位的正电荷,质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍(2)实验装置:粒子源:钋放在带小孔的铅盒中,放射出高能粒子,带两个单位的正电荷,质量为氢原子质量的4倍金箔:特点是金原子的质量大,且易延展成很薄的箔放大镜:能绕金箔在水平面内转动荧光屏:荧光屏装在放大镜上整个实验过程在真空中进行金箔很薄,粒子很容易穿过实验过程: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粒子有库仑力的作用,一些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粒子的数目(3)粒子散射实验的实验现象:绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有
5、少数粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90.(4)粒子带正电,粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射知识梳理(1)粒子散射实验装置由粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成,实验时从粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中(2)实验现象:绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90.(3)粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释即学即用(多选)关于粒子的散射实验,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粒子打在荧光屏上形成的D荧光屏只有正对粒子
6、源发出的射线方向上才有闪光E粒子穿过原子时,由于粒子的质量比电子大得多,电子不可能使粒子的运动方向发生明显的改变答案ABCE解析对于D项,考虑到有少数的粒子因为靠近金原子核,受到斥力而改变了运动方向,故D错误;电子的质量很小,当和粒子作用时,对粒子运动的影响极其微小,E正确三、原子的核式结构模型原子核的电荷与尺寸导学探究(1)原子中的原子核所带电荷量有何特点?答案原子核带正电,所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等(2)核式结构模型是如何解释粒子散射实验结果的?答案由于原子核很小,大多数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,几乎沿直线传播,不发生偏转只有极少数粒子有机
7、会与原子核接近,受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转知识梳理对原子核式结构及原子核的认识(1)卢瑟福的核式结构模型: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即学即用(多选)关于原子核式结构理论,下列说法正确的是()A是通过天然放射性现象得出来的B原子的中心有个核,叫做原子核C原子的正电荷均匀分布在整个原子中D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旋转答案BD解析原子的核式结构理论是在粒子散射实验的基础上提出的,A错;原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面,不是均匀分布
8、在原子中,C错,所以选B、D.一、对阴极射线的认识例1(多选)下面对阴极射线的认识正确的是()A阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生C阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D阴阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析阴极射线是由阴极直接发出的,故A错误;只有当两极间有高压且阴极接电源负极时,阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线,故B错误,D正确;阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线,C正确答案CD归纳总结阴极射线的实质是带负电的电子流,电子在电场(或磁场)中运动时所受的
9、电场力(或洛伦兹力)远大于其自身的重力,故研究阴极射线在电磁场中的运动时,除题目特别说明外,一般不考虑重力的影响二、带电粒子比荷的测定例2电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出,如图2所示,两块水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接,上、下极板分别带正、负电荷,油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而起电,油滴进入上极板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动,两金属板间距为d,不计空气阻力和浮力图2(1)调节两板的电势差u,当uU0时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动,求油滴所带的电荷量q为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差uU
10、时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动时,经过时间t运动到下极板,求此油滴的电荷量Q.解析(1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡,由平衡条件得:qm1g,得qm1g.(2)油滴加速下落,其所带电荷量为Q,因油滴带负电,则油滴所受的电场力方向向上,设此时的加速度的大小为a,由牛顿第二定律和运动学公式得:m2gQm2a,dat2,解得Q(g)答案(1)(2)(g)归纳总结解决带电粒子在电场中运动的三个步骤(1)确定研究对象,并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力在本题中,油滴是个实物粒子,受重力较大,且题目中强调其在电场中能做匀速直线运动,不能忽略其重力;(2)对研究对象进行
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