师：同学们，今天我们来学习高二物理粤教版选择性必修第三册第五章第一节原子的结构第一课时。本节课的学习目标有三点：一、了解汤姆孙发现电子的过程和枣糕模型的建立；二、知道阿尔法粒子散射实验的方法和现象；三、知道原子核式结构模型的主要内容。
1858年，科学家发现了阴极射线。在抽成真空的玻璃管两端加上高电压，阴极会发出一种射线，称为阴极射线。阴极射线究竟是什么？是原子还是更小的带电粒子？我们来看这个阴极射线管，这一边是阳极，这一端是阴极，加上高电压后，射线便从阴极放出。阴极射线碰到荧光物质后可以使其发光。当时关于阴极射线主要有两种观点，一种认为阴极射线是类似于x射线的高频电磁波，另一种观点认为阴极射线是带电粒子流，汤姆孙所持的就是第二种观点。我们在实验室也能观察阴极射线，下面来看个小视频。
同学们，现在看这边，这就是阴极射线管，这端是阴极，那端是阳极。我们接通电源，加上高电压。好，能看到从阴极放出的射线经过荧光屏后显示出一道绿线。那么，这个射线到底是由什么组成的呢？是不带电的电磁波还是带电粒子？汤姆孙研究后提出，这种阴极射线是一种带负电的粒子，并且它的质量比氢原子小得多。下面通过一个简单实验来验证它是否带电。我提供一个T型磁铁，让N极朝外，S极朝里，能明显看到射线向下偏转。换一下磁极，这边是S极，那边是N极，里面是N极，又能看到射线向上偏转。根据之前学过的带电粒子在磁场中的洛伦兹力知识，可以证实这是一种带负电的粒子。我们刚才通过小实验发现阴极射线确实是带负电的微粒。汤姆孙也做了这个实验，并且精确测量了它的比荷。
下面看汤姆孙做实验的装置，这边是K，也就是阴极，发出射线，经过A、B两个狭缝，通过上下两基板的电场进入荧光屏，在荧光屏上能显示亮点。
首先，在两板间不加电压，此刻阴极射线直射到P点。当施加电压有电场后，阴极射线会向下偏转，由此可得出结论，阴极射线确实带电，并且带负电。不仅知道阴极射线带负电，汤姆孙还进一步精确测量了它的比荷。测比荷的过程是这样的：还是刚才的阴极射线管，加上电场后，阴极射线会向下偏转，逐渐增大电压，偏转的亮斑点会向下移动。当电压达到一定值时，荧光屏上恰好没有亮斑点了。此刻可知，带电粒子在两板间偏转，刚好打到下极板。根据带电粒子在电场中偏转的位移，可知此刻偏转位移为二分之d，等于1/2at2，其中a = eE/m，电场强度E = U/d，时间t = l/v。如果进一步在两板间加上合适的磁场，磁场方向垂直纸面，这样就能在屏幕上重新看到亮斑点，直到屏幕正中心出现亮斑点，表明此刻带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下达到平衡状态，也就是沿匀速直线运动到达P1点。
此刻根据洛伦兹力qVB = 电场力qE，可以计算出带电粒子的速度v = E/B，也就是U/BD，把这里计算出的速度带入上面的偏转位移，可得到电子的比荷e/m = U/BL2 = 1.76×1011库仑每千克。
通过刚才实验室的小实验和汤姆孙的阴极射线管实验，汤姆孙得出两个结论：一、带负电的粒子是构成各种物质的共有成分；二、阴极射线的比荷是氢离子比荷的近2000倍。而该粒子的电荷量大小跟氢离子相同，所以这种粒子的质量比氢离子小得多，这种带负电的粒子即称为电子。当然，进一步精确测量电子电荷量的是美国物理学家密立根，他通过油滴实验测得电子的电荷量e = 1.602×10?1?库仑。并且电子的电荷量是现在所知的最小电荷量，也称为元电荷。电子的质量为m? = 9.1094×10?31千克。
氢离子的质量是电子质量的1836倍，这跟刚才说的近2000倍差不多，所以密立根的实验精确测得了电子的电荷量和质量，并且我们进一步知道，任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍。发现电子的意义主要有两点：第一，电子是原子的组成部分；第二，原子还可以再分。除了电子，还应该包括质量较大且带正电的部分。
来看例题一，如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将如何偏转？这个选项考察了两个知识点，首先上面的长直导线通有电流，会在周围产生磁场，那么正下方的磁场是什么样的呢？这里需要用到右手螺旋定则，伸出右手握住直线电流，大拇指跟电流方向一致，四指环绕的方向即代表磁场方向。从手握的方法可知，下面的磁场应该是垂直屏幕向外的。
接着又考察了带电粒子在磁场中偏转的知识，这里要用左手定则，伸出左手让磁感线穿越手掌心，四指跟负电荷运动方向相反，因为射线带负电。这样就能知道带电粒子受的洛伦兹力向上，也就是说阴极射线从阴极跑往阳极过程中，受到的洛伦兹力向上，所以它应该向上偏转，答案为D选项。
汤姆孙发现电子后知道原子还可以再分，带负电的电子和带正电的部分是如何构成原子的呢？汤姆孙提出了枣糕模型，他认为带正电的部分均匀、弥漫地分布在整个球体内，带负电的电子镶嵌在带正电的部分，就像球形蛋糕上镶嵌着红枣，所以称这个模型为枣糕模型。
汤姆孙枣糕模型能解释一些实验现象，但很快被新的实验事实否定，主要缺陷是不能解释高速电子能轻易穿透原子的现象。卢瑟福的阿尔法粒子散射实验也否定了汤姆孙的枣糕模型。著名的卢瑟福阿尔法粒子散射实验是原子结构发现的转折点。
先介绍一下卢瑟福，他是英国著名物理学家，被称为原子核物理学之父，学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。1908年，卢瑟福获得诺贝尔奖。这里有个有趣故事，卢瑟福身为物理学家，为何获得诺贝尔化学奖呢？当得知获奖消息，卢瑟福本人也很惊讶。其实原子研究领域物理和化学都有涉足，所以卢瑟福获得诺贝尔化学奖并不奇怪。卢瑟福领导的团队证实原子中心有原子核，创建了核式结构模型，又称行星模型。卢瑟福的实验室被后人称为诺贝尔奖得主的幼儿园，他的学生和助手有多人获得诺贝尔奖，比如1922年他的学生玻尔获得诺贝尔物理学奖，1935年他的学生查德威克获得诺贝尔物理学奖。