4.3原子的核式结构模型 教案

4.3原子的核式结构模型 〖教材分析〗 首先通过实验说明阴极射线的存在，最后通过实验研究发现了电子。电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒，对揭示原子结构有重大意义。在此基础上汤姆孙提出了西瓜模型，a粒子散射实验结构否定了西瓜模型，提出了原子的核式结够模型。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶知道原子核式结够模型，体会物理模型建立的艰辛。 科学思维∶通过a粒子散射实验，知识通过宏观分析研究微观世界的方法。 科学探究：通过观察电子的发现过程实验和a粒子散射实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。 科学态度与责任∶体会研究微观世界的一种科学方法，以及在科学方法论中的重要意义。学习老科学家们的艰苦奋斗的精神，激发学生学习热情。 〖教学重难点〗 教学重点：电子发现的过程、a粒子散射实验和原子核式结构。 教学难点：a粒子散射实验。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢 这种射线称为阴极射线。 历史上对阴极射线本质的认识有两种观点：德国科学赫兹认为原子就是最小的粒子，阴极射线是电磁波；英国科学汤姆孙他认为阴极射线是由运动的带电粒子组成的。 二、新课教学 （一）电子的发现 1.汤姆孙实验装置 ①K产生阴极射线 ②A、B形成一束细细射线 ③D1、D2之间加电场或磁场检测射线的带电性质 ④荧光屏显示阴极射线到达的位置，可以研究射线的径迹。 问题：阴极射线的本质，通过什么原理来测定呢？ 因为带电粒子会在电场或磁场中偏转。所以让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转。如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波。 2.汤姆孙发现电子 汤姆孙发现，如果不加电场和磁场阴极射线就会直接打到p1。如果只加电场，阴极射线就会发生偏转，落在p2。 这是往正极方向偏，说明阴极射线带负电。即 阴极射线的本质是带负电的粒子流。 汤姆孙还求出了这种粒子的比荷。 问题：怎么求这种粒子的比荷？ 在上面的基础上，加上磁场，调整磁场大小是阴极射线刚好不偏转，此时带电微粒所受洛伦兹力与电场力相等 qE=qvB…① 咱去掉电场，只保留磁场此时阴极射线向上偏转达到P3，这些微粒在磁场中做的是匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 …② 这其中半径r可以通过几何方法算出。 联立①②就能求出比荷啦。 汤姆孙用不同的物质材料重复这个实验，他发现从不同材料中，都能发出阴极射线，而且他们都带负电，比荷也都相同。 问题：这说明了什么？ 这说明这种微粒是构成各种物质的共有成分。 至此，带电微粒说获胜。后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。电子是比原子更基本的物质单元，是原子的组成部分。 问题：电子的电量和质量究竟是多少呢？ 3.密立根测电子电量 汤姆孙已经测定了电子的比荷，所以接下来只要测出电量质量，也就可以算出。 问题：那单个电子的电量是如何测量的呢？ 美国物理学家密立根就他著名的油滴实验完成了这个测量。 实验原理：两块平行板中有质量为m，带电量为q的油滴。油滴受到重力和电场力的作用，通过调节电压是油滴在电场中静止受力平衡。 …① 问题：m要如何测量呢？ 可以把平行板间电压撤掉，这样一来，油滴在重力作用下加速下落，而空气阻力f与油滴下落的速度v成正比，也会不断增加。直到油滴做匀速直线运动，此时的重力与阻力是平衡的 mg=kv…② 联立①②得油滴电量。其中比例系数k油滴与半径和空气的粘滞系数有关。 ... ...