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2原子的核式结构模型学习目标素养提炼1.知道汤姆孙的原子结构模型.2.了解α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.5.领会卢瑟福α粒子散射实验的科学方法,培养学生抽象思维能力和想象力.物理观念:原子的核式结构模型.科学思维:α粒子散射实验现象的解释.科学探究:α粒子散射实验.01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型,他认为原子是一个,弥漫性地均匀分布在整个球体内,镶嵌其中.汤姆孙的原子模型,小圆点代表,大圆点代表.汤姆孙的原子模型被称为“西瓜模型”或“枣糕模型”.该模型能够解释一些实验现象,但后来被实验否定了.球体正电荷电子正电荷电子α粒子散射二、α粒子散射实验1.实验装置(1)放射源:①钋放在带小孔的铅盒中,能放射.②α粒子:带正电,q=,质量约为氢原子的4倍.射出速度可达107m/s.(2)金箔:厚度极小,可至(虽然很薄但仍有几千层原子).(3)显微镜:能够围绕金箔在内转动观察.(4)荧光屏:玻璃片上涂有物质硫化锌,装在显微镜上.α粒子+2e1微米水平面荧光2.实验结论(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后的方向前进.(2)少数α粒子发生了的偏转.(3)极少数α粒子的偏转角θ超过,甚至有极个别α粒子被反弹回来.3.实验意义卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模型,建立了模型.仍沿原来较大90°核式结构[判断辨析](1)α粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的.()(2)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹.()(3)α粒子大角度的偏转是电子造成的.()×××三、卢瑟福的核式结构模型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,叫它集中了原子全部的和几乎全部的,在核外空间运动.原子核正电荷质量电子2.原子核的电荷与尺度(1)原子内的电荷关系:各种元素的原子核的电荷数与含有的相等,非常接近于它们的.(2)原子核的组成:原子核是由和组成的,原子核的电荷数等于原子核中的.(3)原子核的大小:实验确定的原子核半径R的数量级为,而原子半径的数量级是因而原子内部十分“空旷”.说明:(1)原子的核电荷数=核外电子数=原子序数=质子数.(2)原子的质量数=质子数+中子数.电子数原子序数质子中子质子数10-15m10-10m[判断辨析](1)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.()(2)原子核的电荷数等于核中的中子数.()(3)对于一般的原子,由于原子核很小,所以内部十分空旷.()√×√要点一α粒子散射实验的理解和分析[探究导入]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α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α粒子?(2)实验装置中各部件的作用是什么?提示:(1)α粒子(42He)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,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)①α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α粒子.②金箔:阻挡α粒子.③带荧光屏的放大镜:观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光.1.α粒子散射实验装置及注意事项(1)实验装置(如图),由α粒子源、金箔、荧光屏等组成.(2)实验注意事项①整个实验过程需在真空中进行.②α粒子是氦原子核,本身非常小,金箔须很薄,α粒子才能很容易穿过.③实验中用的是金箔而不是铝箔,这是因为金的原子序数大,α粒子与金核间库仑力大,偏转明显;另外金的延展性好,容易做成极薄的金箔.2.实验现象(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.(2)少数α粒子发生较大的偏转.(3)极少数α粒子偏转角度超过90°,有的几乎达到180°.3.α粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型(1)α粒子在穿过原子时,两侧的正、负电荷作用的库仑力是平衡的,α粒子不应该发生偏转.(2)α粒子正对着电子射来,质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转,更不可能使它反弹.4.原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释按照卢瑟福的核式结构学说,可以很容易地解释α粒子的散射实验现象.如图所示.(1)当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,因为原子核很小,所以绝大多数α粒子不发生偏转.(2)只有当α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α粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到180°,这种机会极少.[典例1]如图所示为卢瑟福α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α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α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹[解析]α粒子散射实验现象:绝大多数α粒子沿原方向前进,少数α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.α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.[答案]C[总结提升]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)弄清实验现象,知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因.1.(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是()A.使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B.使α粒子产生偏转的力是库仑力C.原子核很小,α粒子接近它的机会很小,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子解析:原子核带正电,与α粒子之间存在库仑力,当α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错误,B正确;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α粒子受到的库仑力较大,方向改变较多,故C、D正确.答案:BCD2.(多选)如图为卢瑟福所做的α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()A.相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多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解析:在卢瑟福α粒子散射实验中,α粒子穿过金箔后,绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进,故A对.少数α粒子发生大角度偏转,极少数α粒子偏转角度大于90°,极个别α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.答案:AC要点二原子的核式结构模型与原子核的组成[探究导入]汤姆孙发现电子后提出原子的枣糕模型,卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,两种模型的区别是什么?提示:原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的对比:核式结构模型枣糕模型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1.理解建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变.(2)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射.(3)少数α粒子发生了大角度偏转,甚至反弹回来,表明这些α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α粒子在穿过金原子层时运动方向没有明显变化,说明原子中绝大多数部分是空的.原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核上.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10-10m,原子核半径的数量级为10-15m,原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一.[典例2](多选)关于原子核式结构理论说法正确的是()A.是通过发现电子现象得出来的B.原子的中心有个核,叫作原子核C.原子的正电荷均匀分布在整个原子中D.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旋转[解析]原子的核式结构模型是在α粒子的散射实验结果的基础上提出的,A错误.原子中绝大部分是空的,带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围,称为原子核,B正确,C错误.原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量,带负电的电子在核外旋转,D正确.[答案]BD3.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是()A.原子中心有一个很小的原子核B.原子核是由质子和中子组成的C.原子质量几乎全部集中在原子核内D.原子的正电荷全部集中在原子核内解析:卢瑟福原子核式结构模型是说原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子内部一个很小的核上,带负电的电子绕原子核高速旋转,质量几乎忽略不计,所以可以得出选项A、C、D中的结论.对于原子核是由质子和中子组成的结论是涉及原子核的结构,与核式结构无关,核式结构说的是原子结构,不是原子核结构,选项B不能得出.答案:B4.(多选)关于原子的核式结构模型,下列说法正确的是()A.原子中绝大部分是“空”的,原子核很小B.电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C.原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D.原子核直径的数量级是10-10m解析:因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,而原子核又很小,所以原子内绝大部分区域是“空”的,A正确,C错误;电子绕原子核做圆周运动时,原子核与电子间的库仑引力提供向心力,B正确;原子核直径的数量级是10-15m,原子直径的数量级是10-10m,D错误.答案:ABα粒子散射实验中的能量转化问题1.α粒子的受力特点α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力,大小为F=kQqr2.(1)式中Q为原子核的电荷量,q为α粒子所带电荷量,r为α粒子与原子核间的距离.(2)α粒子离原子核越近,库仑力越大,运动加速度越大;反之,则越小.α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线,由原子核指向α粒子.2.库仑力对α粒子的做功情况(1)当α粒子靠近原子核时,库仑斥力做负功,电势能增加.(2)当α粒子远离原子核时,库仑斥力做正功,电势能减小.3.α粒子的能量转化仅有库仑斥力做功,只是电势能和动能之间相互转化,而总能量保持不变.[特别提醒](1)α粒子与原子核之间的万有引力远小于两者之间的库仑斥力,因而可以忽略不计.(2)在处理α粒子等微观粒子时一般不计重力.5.如图所示,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()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.加速度先变小,后变大解析:α粒子从a到b电场力做负功,速度减小,动能减小,电势能增大.从b到c电场力做正功,α粒子的速度增大,动能增大,电势能减小,加速度应先变大,后变小,选项C正确.答案:C1.(两种原子模型的认识)人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示.下列说法中正确的是()A.α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型,建立了核式结构模型C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了枣糕模型D.科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型,建立了玻尔的原子模型解析:α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关,通过该
本文标题:2019-2020学年高中物理 第十八章 原子结构 2 原子的核式结构模型课件 新人教版选修3-5
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