高二物理电子的发现、原子的核式结构粤教版知识精讲.doc

高二物理电子的发现、原子的核式结构粤教版【本讲教育信息】一.教学内容：1.电子的发现2.原子的核式结构3.氢原子光谱4.玻尔的原子模型二.知识归纳、总结：（一）电子的发现1、阴极射线（1）产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线。（2）阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光。2、汤姆孙的发现（1）阴极射线电性的发现为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18－1－2所示装置，从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷。（2）测定阴极射线粒子的比荷。图18－1－3如图18－1－3所示，从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板P、P＇间的匀强电场，发生偏转，偏转角θ与电场强度E、极板长度L以及带电粒子的速度v的关系：tanθ＝①然后再加一垂直于电场方向的匀强磁场，使粒子所受到的电场力与磁场力平衡，不发生偏转，由此可得：②将②式代入①式，并代入实验数据，求得这种粒子的比荷为说明：①汤姆孙通过进一步的实验，发现当改变阴极材料时，测得的比荷都相同，表明这种粒子是各种材料的共有成分，1898年，汤姆孙测出这种粒子所带电荷与氢离子的电荷数值接近，从而证明这种粒子的质量约是氢离子的千分之一，至此，这种粒子的“身份”已经明确；它是一种带负电的质量很小的粒子，物理学家把这种粒子叫做电子。②现在测得电子的比荷为e/m＝1.75881×1011C/kg.电子的电荷量为e＝1.60219×10－19C，从而计算出电子的质量为m＝9.10953×10－31kg.③电子的质量约为氢原子质量的（二）原子的核式结构1、汤姆孙的枣糕式模型图18－2－1J·J·汤姆孙于1904年提出来的模型，汤姆孙在发现电子后，便投入了对原子内部结构的探索，他运用丰富的想象，提出了原子枣糕模型（图18－2－1），在这个模型里，汤姆孙把原子看作一个球体，正电荷均匀地分布在整个球内，电子像枣糕上的枣子一样嵌在球中，被正电荷吸引着，原子内正、负电荷相等，因此原子的整体呈中性，汤姆孙的模型是第一个有一定科学依据的原子结构模型，而不是哲学思辨的产物。2、粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现。（1）实验装置（如图18－2－2所示）图18－2－2（2）实验结果绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，极少数粒子被反向弹回。3、原子的核式结构卢瑟福依据α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。图18－2－3按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象，如图18－2－3所示。按照这个模型，由于原子核很小，大部分α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；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转。（三）氢原子光谱1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。（1）连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。（2）线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。产生：由稀薄气体或金属蒸气（即处于游离态下的原子）发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。产生：由炽热物体（或高压气体）发出的白光通过温度较低的气体后产生。例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。3、光谱分析各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10－10克。4、光谱分析的应用（1）光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。（2）历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。（3）利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19世纪初在研