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2.2原子的核式结构模型 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-5)

1、第2节原子的核式结构模型目标定位1.了解粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象.2.理解卢瑟福的原子核式结构模型一、粒子散射实验1实验装置(如图1):图12实验方法用由放射源发射的粒子束轰击金箔,利用荧光屏接收,探测通过金箔后的粒子分布情况3实验结果绝大多数粒子穿过金箔后,仍沿原来的方向前进,但有少数粒子发生了较大的偏转,有极少数粒子偏转角超过了90,有的甚至被原路弹回,粒子被反射回来的概率竟然有.二、卢瑟福原子模型1核式结构模型原子内部有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内,带负电的电子绕核运动原子的核式结构模型又被称为行星模型2原子的大小:(1)

2、原子直径数量级:1010 m.(2)原子核直径数量级:1015 m.一、对粒子散射实验的理解1装置:放射源、金箔、荧光屏等,如图2所示 图22现象:(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进(2)少数粒子发生较大的偏转(3)极少数粒子偏转角度超过90,有的几乎达到180.3注意事项:(1)整个实验过程在真空中进行(2)粒子是氦原子核,体积很小,金箔需要做得很薄,粒子才能穿过4汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射【例1】 (多选)如图3为卢瑟福所做的粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,下述说法中正确的是()图3A相同时间内在A时观察到屏上

3、的闪光次数最多B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少D放在C、D位置时屏上观察不到闪光答案AC解析在卢瑟福粒子散射实验中,粒子穿过金箔后,绝大多数粒子仍沿原来的方向前进,故A正确;少数粒子发生大角度偏转,极少数粒子偏转角度大于90,极个别粒子反弹回来,所以在B位置只能观察到少数的闪光,在C、D两位置能观察到的闪光次数极少,故B、D错,C对借题发挥解决粒子散射实验问题的技巧1熟记实验装置及原理2理解建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变(2)汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射(3)少数粒子发生了大角度

4、偏转,甚至反弹回来,表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用(4)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化,说明原子中绝大部分是空的,原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内针对训练1(多选)图4用粒子撞击金原子核发生散射,图4中关于粒子的运动轨迹正确的是()Aa BbCc Dd答案CD解析粒子受金原子核的排斥力,方向沿两者的连线方向,运动轨迹弯向受力方向的一侧,A、B均错误;离原子核越近,粒子受到的斥力越大,偏转越大,C、D正确二、卢瑟福原子核式结构模型1内容: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内,带负

5、电的电子在核外空间绕核旋转2对粒子散射实验现象的解释(1)当粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,运动方向改变很小,因为原子核很小,所以绝大多数粒子不发生偏转(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑力作用,偏转角才很大,而这种机会很少(3)如果粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到180,这种机会极小,如图5所示 图53数量级:原子的半径数量级为1010 m,原子核半径的数量级为1015 m【例2】下列对原子结构的认识中,错误的是()A原子中绝大部分是空的,原子核很小B电子在核外绕核旋转,向心力为库仑力C原子的全部正电荷都集中在原子核里D原子核直径的数量级大约为101

6、0 m答案D解析卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型,卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说,并估算出原子核直径的数量级为1015 m,而原子直径的数量级为1010 m,是原子核直径的十万倍,所以原子内部是十分“空旷”的,核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转,所以本题应选D.针对训练2在卢瑟福粒子散射实验中,只有少数粒子发生了大角度偏转,其原因是()A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里B正电荷在原子内是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子的质量在原子核内是均匀分布的答案A解析原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的,C、D的说

7、法没有错,但与题意不符粒子散射实验的理解1在粒子的散射实验中,使少数粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的()A万有引力 B库仑力C磁场力 D核力答案B2英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔,为了解释实验结果,提出了原子的核式结构学说,如图所示,O表示金原子核的位置,曲线ab和cd表示经过金原子核附近的粒子的运动轨迹,能正确反映实验结果的图是()答案D解析粒子散射实验的原因是粒子与金原子核间存在库仑斥力,因此仅有D图正确原子的核式结构模型3(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()A原子的中心有个核,叫原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内

8、D带负电的电子在核外绕着核旋转答案ACD解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是: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内,带负电的电子在核外空间绕着核旋转,由此可见,B选项错误,A、C、D选项正确4(多选)卢瑟福对粒子散射实验的解释是()A使粒子产生偏转的主要是原子中电子对粒子的作用力B使粒子产生偏转的力是库仑力C原子核很小,粒子接近它的机会很小,所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进D能发生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子答案BCD解析原子核带正电,与粒子间存在库仑力,当粒子靠近原子核时受库仑力而偏转,电子对它的影响可忽略,故A错,B对;由于原子核非常小,绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变,只有离核很近的粒子受到的库仑力较大,方向改变较多,故C、D对.