人教版高中物理选修3-5课件：-18.2-原子的核式结构模型-(共21张PPT)

18.2原子的核式结构汤姆孙发现了电子，并且知道了电子带负电，由此，人们推断出原子中还必须有带正电的物质。那么这两种物质是怎样构成原子的呢？原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。正电荷电子汤姆孙的西瓜模型（或枣糕模型）勒纳德1903年做了一个实验，使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子。看来原子不是一个实心球体。一、α粒子散射实验α粒子是什么？α粒子是从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍.电子质量的7300倍。RFsM1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的学生进行了α粒子散射实验。高速α粒子③M是一个带有光屏S的放大镜，可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。①R是被铅块包围的粒子源②F是金箔：接收α粒子的轰击。当α粒子打到金箔时，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子的运动方向改变，也就是发生了α粒子的散射。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。思考与讨论1、α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。2、接照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析:粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。碰撞前后，质量大的α粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。②少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的几乎被撞了回来。①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进。（2）按照“西瓜模型”，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？不可能，因为α粒子的质量是电子的7300倍。按照碰撞原理，电子对α粒予速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。不可能，按照汤姆孙模型，正电荷是均匀地分布在原子内的，α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。所以，汤姆孙模型无法解释大角度散射的实验结果。（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏转？为什么？造成α粒子偏转的主要原因是它受到了原子中除电子以外的其他物质的作用，而这部分物质的质量很大，并且是带正电的。这里有货，质量还很大。卢瑟福对α粒子散射实验现象的解释占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围。这样才会使a粒子在经过时受到很强的斥力，才可能使a粒子发生大角度的偏转。质量还很大，带正电。卢瑟福提出原子结构模型原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。这样当α粒子接近原子时，电子对它的影响仍如前述可以忽略，但是，正电体对它的作用就不同了。因为正电体很小，当α粒子进入原子区域后，大部分离正电体很远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改変。只有极少数粒子在穿过时距离正电体很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射。核式结构模型1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转。二、原子核的电荷与尺度1、确定各种元素原子核的电荷由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷Q。又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数。后来发现原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。2、原子核的尺度原子半径数量级原子核半径数量级m1510－m1010－两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。体育场原子原子核问题与练习解答：1，绘制一幅简图，用以说明卢瑟福进行α粒子散射实验所用的仪器装置。他是怎样用这个装置观察α粒子散射现象的?描述他观察到的现象。解：如图为卢瑟福做Q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。观察到的现象:相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多;放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2、汤姆孙模型为什么不能解释α粒子的大角度散射？解：电子质量很小，比α粒子的质量小的多，α粒子（碰撞）原子内的电子，运动方向就不会发生明显变化。汤姆逊模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此当α粒子粒子穿过原子（碰撞）时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力不是很大不会有大角度偏转。所以，汤姆逊模型不能解释α粒子的大角度散射。3、卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的?他提出这种模型的依据是什么?卢瑟福的原子结构模型是：在原子的中间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与原子核当中，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。原子核式结构的依据是α粒子散射实验，α粒子穿过原子时，电子对它的运动影响很小，影响α粒子运动的主体是原子核，α粒子进入原子区域后，由于原子核很小，大部分α粒子离核较远收到的库伦力很小，运动方向几乎不变，极少α粒子距核较近，因此受到很强的库伦力，发生大角度散射。解：4、假设原子有一个蓝球那么大。按照比例，整个原子有多大?解：篮球半径大约是0.125的m球体，视为原子核，整个原子就是半径为12.5km的球体。5、α粒子散射实验用的是金箔，铂箔等重金属，为什么不用轻金属箔，例如铝箔?金原子的质量比α粒子质量大的多，且几乎全部集中在原子核内当α粒子穿过金原子区域，靠近金原子核时，起作用力对α粒子运动方向影响很大，而对金原子影响很小。课堂小结1、汤姆孙的西瓜模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。一、卢瑟福的α粒子散射实验1、α粒子是从放射性物质(如铀和镭)中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍.电子质量的7300倍。2、核式结构模型①在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。②原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。③带负电的电子在核外空间绕着核旋转。二、原子核的电荷与尺度1、原子核的电荷等于核外电子数2、原子核的半径10-15m，原子的半径10-10m，原子内十分空旷。