1、2原子的核式结构模型,第十八章原子结构,学科素养与目标要求,1.知道汤姆孙的原子结构模型. 2.了解粒子散射实验的原理、现象和结论. 3.知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义. 4.知道原子和原子核大小的数量级以及原子核的电荷数和核外电子数的关系.,物理观念：,1.领会卢瑟福原子核式结构实验的科学方法，培养学生的抽象思维能力和想象能力. 2.利用动力学观点与方法分析粒子运动情形与轨迹. 3.利用能量观点分析计算库仑力对粒子做功情况.,科学思维：,自主预习,01,1.汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个 ，_ 弥漫性地 在整个球体内，电子 其中，有人形象地把汤姆孙模型
2、称为“西瓜模型”或“ 模型”，如图1.,汤姆孙的原子模型,一,正电,球体,荷,均匀分布,图1,镶嵌,枣糕,2.粒子散射实验： (1)粒子散射实验装置由 、 、 、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 中. (2)实验现象 的粒子穿过金箔后，基本上仍沿 的方向前进； 粒子发生了 偏转；偏转的角度甚至 ，它们几乎被“_ ”. (3)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_ 模型.,金箔,粒子源,放大镜,真空,原来,绝大多数,少数,大角度,大于90,撞了,回来,核式结,构,1.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 .它集中了
3、全部的 和几乎全部的 ， 在核外空间运动. 2.原子核的电荷与尺度,卢瑟福的核式结构模型,二,质量,正电荷,电子,原子核,原子核,原子核的电荷数等于它们的_,由 和 组成，原子核的电荷数就是核中的 (填“质子数”或“中子数”,原子半径数量级是 ，原子核半径R的数量级为_, ,核外电子数,质子,质子数,中子,1010 m,1015 m,1.判断下列说法的正误. (1)汤姆孙的枣糕模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内. () (2)粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型.() (3)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动.() (4)原子核
4、的电荷数等于核中的中子数.() (5)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷.(),即学即用,2.(多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是 A.解释粒子散射现象 B.用粒子散射的实验数据估算原子核的大小 C.卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 D.卢瑟福通过粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的,解析粒子散射实验现象与汤姆孙的枣糕模型相矛盾，卢瑟福的原子核式结构模型合理解释了该实验现象，并通过实验数据估算出了原子核的半径的数量级为1015 m，A、B正确； 卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子是由原子核和核外电子组成的，但不能说明原子核内存在质子，故C错误；
5、 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误.,重点探究,02,如图所示为1909年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题： (1)什么是粒子？,导学探究,粒子散射实验现象的分析与理解,一,答案粒子 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.质量是电子的7 300倍.,(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？,答案粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的粒子. 带荧光屏的放大镜：观察粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光. 实验过程：粒子经
6、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题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的粒子的数目.,(3)实验现象如何？,答案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，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90.,(4)少数粒子发生大角度散射的原因是什么？,答案粒子带正电，粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射.,知识深化,图2,1.粒子散射实验装置(如图2) 2.实验现象(如图3) (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
7、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.,图3,3.实验现象的分析 (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比它本身大得多的物质的作用. (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，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内.,例1(多选)(2019济南一中高二期中)卢瑟福和他的学生用粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构.如图4为该
8、实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动.当用粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是 A.在1处看到的闪光次数最多 B.2处的闪光次数比4处多 C.3和4处没有闪光 D.4处有闪光但次数极少,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，则在1处看到的闪光次数最多，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，极个别粒子被反弹回来，在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故C错误，B、D正确.,图4,规律总结,解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点： (1)明确实验装置的组成及各部分的作用. (2)
9、弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”粒子的运动情况及原因.,针对训练粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为 A.粒子与电子根本无相互作用 B.粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的 C.粒子和电子碰撞时受力极小，可忽略不计 D.电子很小，粒子碰撞不到电子,解析在粒子散射实验中，电子与粒子存在相互作用，A错； 电子质量只有粒子的 ，电子与粒子碰撞后，电子对粒子的影响就像灰尘对子弹的影响，完全可忽略不计，C正确，B、D错误.,1.原子的核式结构模型 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的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间
10、运动. 2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子的原子序数. 3.原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数. 4.原子核的大小：原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的1015.,原子的核式结构模型与原子核的组成,二,例2(多选)根据卢瑟福的原子核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是 A.原子中绝大部分是空的，原子核很小 B.电子在核外运动，库仑力提供向心力 C.原子的全部正电荷都集中在原子核里 D.原子核的直径大约为1010 mL,解析卢
11、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，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核半径的数量级为1015 m，原子半径的数量级为1010 m，原子半径是原子核半径的十万倍，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吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误.,1.粒子的运动情况 在离原子核较远处，粒子近似做匀速直线运动.在粒子靠近原子核的运动过程中，库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化，是变力.所以，粒子做变速运动，当运动方向与粒子和原子核的连线不在同一方向上时，粒子做变速曲线运动，受库仑斥力作用，曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布
12、于轨迹两侧. 2.库仑力对粒子的做功情况 (1)当粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加. (2)当粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小.,粒子散射实验中粒子的轨迹与受力,三,例3如图5所示为卢瑟福的粒子散射实验，、两条线表示实验中粒子运动的轨迹，则沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为 A.轨迹a B.轨迹b C.轨迹c D.轨迹d,解析卢瑟福通过研究粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，粒子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越大，所以沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为a，故A正确，B、C、D错误.,图5,例4
13、如图6所示，根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个粒子的运动轨迹.在粒子从A运动到B再运动到C的过程中，下列说法中正确的是 A.动能先增大后减小 B.电势能先减小后增大 C.电场力先做负功后做正功，总功等于零 D.加速度先减小后增大,图6,解析粒子及原子核均带正电，故粒子受到原子核的斥力，粒子从A运动到B，电场力做负功，动能减小，电势能增大，从B运动到C，电场力做正功，动能增大，电势能减小，A、C在同一等势面上，A、C两点的电势差为零，则粒子从A到C的过程中电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确； 粒子所受的库仑力F ，B点离原
14、子核最近，所以粒子在B点时所受的库仑力最大，加速度最大，故加速度先增大后减小，D错误.,达标检测,03,1,2,3,4,1.(物理学史的考查)(2018鹤岗一中高二期末)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上.下列说法正确的是 A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C.卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的枣糕式结构模型 D.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长,5,解析爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程，选项A正确； 康普顿效应表明光子不但具有能量，还具有动量，选项B错误； 卢瑟福根据
15、粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项C错误； 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，选项D错误.,1,2,3,4,2.(粒子散射实验现象的认识)如图7所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况.下列说法中正确的是 A.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同重金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D.粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反弹,5,图7,解析粒子散射实验
16、现象：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误. 粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确.,1,2,3,4,5,3.(粒子散射实验现象的解释)(多选)关于粒子散射实验，下列说法中正确的是 A.该实验说明原子中正电荷是均匀分布的 B.粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用 C.只有少数粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在 一个很小的核上 D.卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构理论,1,2,3,4,解析在粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三
17、点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A错误，B、C正确. 卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确.,5,1,2,3,4,4.(原子的核式结构模型)(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 D.带负电的电子在核外绕着核旋转,5,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.,1,2,3,4,5.(粒子的受力情况)(2018广州五校高二下期末联考)如图所示为卢瑟福粒子散射实验的金原子核和两个粒子的径迹，其中可能正确的是,5,解析粒子与金原子核都带正电，相互排斥，粒子径迹越靠近金原子核，所受库仑斥力越大，运动方向的偏转角度就越大，根据这个特点可以判断只有A正确.,
