2013年鲁科物理选修3-5同步课件：第2章第2节原子的核式结构模型

第2节原子的核式结构模型核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节原子的核式结构模型课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.掌握α粒子散射实验的结果．2．通过实验了解原子的核式结构模型．重点难点：α粒子散射实验，卢瑟福的原子模型．课前自主学案一、α粒子散射实验1．实验方法：用由放射源发射的α粒子束轰击________，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的α粒子分布情况．2．实验结果：___________α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大偏转，有_________α粒子偏转的角度超过了90°，有的甚至被_______弹回．α粒子被__________的概率竟然有1/8000.金箔绝大多数极少数原路反射回来思考感悟α粒子散射实验现象能用汤姆孙模型解释吗？提示：汤姆孙的原子模型无法解释α粒子的大角度散射，因为电子质量太小，不会使α粒子的运动方向明显改变．另外，如果正电荷均匀分布，α粒子穿过金箔时受到各方向的库仑斥力基本平衡，也不会使α粒子发生大角度散射．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___________，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_______绕核运动．原子的核式结构模型又被称为________模型．原子核电子行星2．原子的大小(1)原子直径数量级：________m.(2)原子核直径数量级：________m.3．α粒子散射实验的微观解释(1)影响α粒子运动的主要是原子核．(2)因为原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以____________α粒子基本上仍按直线方向前进．(3)只有十分接近原子核的α粒子才受到较大的库仑斥力，所以只有___________的α粒子发生大角度偏转．10－1010－15绝大多数极少数核心要点突破一、对α散射实验的理解1．实验装置：如图2－2－1所示，由放射源、金箔、荧光屏等组成．图2－2－12．实验现象：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粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转超过了90°，有的甚至被原路弹回．3．实验分析(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验相矛盾．(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有的正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．特别提醒：对α粒子散射实验现象，是大量粒子穿过金箔的一个统计规律，对个别粒子是不适用的，注意实验现象规律的层次性：(1)绝大多数的α粒子仍沿原方向前进．(2)少数发生了较大的偏转．(3)极少数偏转超过了90°.(4)有的甚至被弹回．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．下列关于卢瑟福α粒子散射实验结果的叙述正确的是()A．全部α粒子都穿过金箔未发生偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔未发生偏转，少数发生较大偏转，极少数被弹回C．绝大多数α粒子发生很大偏转，只有少数穿过金箔D．所有α粒子都发生较大偏转解析：选B.由α粒子散射实验的结果可知B正确．二、原子的核式结构1．核式结构模型及其解释(1)原子核式结构模型：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质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动．(2)核式结构对α粒子散射实验的解释：原子核的体积远远小于原子的体积，因而原子内部是十分“空旷”的．当α粒子穿过金箔时，大部分粒子都离核很远，受到核的斥力很小，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时，才受到很大的库仑斥力而发生大角度的偏转．(3)说明：核式结构模型的实验基础是α粒子的散射实验，从α粒子散射的实验数据，估计原子核半径的数量级为10－14m～10－15m，而原子半径的数量级是10－10m.2．两种模型的区别核式结构葡萄干面包结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内即时应用(即时突破，小试牛刀)2．(2011年福建省龙岩二中高三摸底考试)卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构．如图2－2－2所示的平面示意图中，①、②两条实线表示α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为虚线中的()图2－2－2A．轨迹aB．轨迹bC．轨迹cD．轨迹d解析：选A.α粒子带正电，α粒子的偏转是由于受到原子核的库仑斥力作用，且离原子核越近，受到的斥力作用越大，所以轨迹b、c、d都是不可能的，正确选项为A.课堂互动讲练原子核式结构模型例1根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是()A．原子的正电荷均匀分布在整个原子范围内B．原子质量均匀分布在整个原子范围内C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内D．原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内【精讲精析】核式结构认为：原子是由位于其中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原子核集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，故D项正确．【答案】D如图2－2－3所示，根据α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线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α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()核式结构与力电综合问题例2图2－2－3A．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．加速度先变小，后变大【思路点拨】α粒子在库仑力的作用下发生偏转，通过电场力做功使粒子的动能和电势能之间相互转化．电场力做功情况分析是解决本题的关键．【自主解答】α粒子由a经b运动到c，则由于受到库仑斥力的作用，α粒子先减速后加速，动能先减小后增大，电势能先增大后减小，所以A、B错误，a、c处于同一个等势面上，从a到c，电场力先做负功后做正功，总功等于零，C正确．库仑斥力先增大后减小，所以加速度先增大后减小，D错误．【答案】C【方法总结】有关原子核式结构的力电综合问题，在现阶段只能从经典力电理论的角度进行处理．处理方法与力电问题处理方法相同．变式训练在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，符合下列哪种情况()A．动能最小B．电势能最小C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小D．加速度最小解析：选A.α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，此时由于离金原子核很近，所以库仑力很大，加速度很大，另外受到的金原子核外电子的作用相对比较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因为只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变．故正确答案为A.