2019-2020学年高中物理 第三章 原子结构之谜 第二节 原子的结构课件 粤教版选修3-5

第二节原子的结构第三章原子结构之谜第三章原子结构之谜1.知道α粒子散射实验原理和实验现象．2.知道卢瑟福的原子核式结构的主要内容．3.知道原子和原子核的大小数量级及原子核的电荷数．4.领会卢瑟福提出原子核式结构的实验和思维过程．一、α粒子散射实验1．汤姆生的原子结构模型——葡萄干布丁模型原子是一个____体，______________均匀地分布在其中，质量很小的______则像布丁中的葡萄干一样镶嵌在内．2．α粒子散射实验绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但______α粒子发生了较大的偏转，并且有________α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.球带正电的部分电子少数极少数1．(1)α粒子散射实验证明了汤姆生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．()×××二、原子的核式结构的提出1．原子的核式结构模型卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部______，而______则在核外空间绕核旋转．2．原子和原子核的半径原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半径却非常小，原子半径大约是________________，而原子核的半径约为____________________________．质量电子10－10m10－15～10－14m2．(1)原子核很小，原子中绝大部分是空的．()(2)原子核半径的数量级为10－10m．()(3)原子核的质量数就是核中的质子数．()√××α粒子散射实验1．实验装置放射源：放出α粒子（42He）金箔：靶子显微镜、荧光屏（可转动）：观察工具2．注意事项(1)整个实验过程需在真空中进行．(2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，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．3．卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射分析(1)分布情况：正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的．(2)受力情况：①少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大；②大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小．(3)偏转情况：①少数α粒子发生大角度偏转，甚至被弹回；②绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小)；③如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少．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，使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电部分．(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少[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正确．少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、C错误，D正确．[答案]ADα粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景．(多选)以下对α粒子散射实验装置的描述，正确的是()A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜B．金箔的厚薄对实验无影响C．如果改用铝箔就不能发生散射现象D．实验装置应放在真空中解析：选AD.α粒子散射实验是指用α粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息．为准确观察α粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转动，且整个装置应放在真空容器中．原子的核式结构1．卢瑟福原子结构模型的内容(1)在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部的正电荷和几乎全部质量，都集中在核里．(2)带负电的电子在核外空间绕核旋转．2．核式结构模型的解释(1)由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响．如图．(2)只有极少数α粒子有机会与原子核接近，明显地受到原子核的斥力而发生大角度的偏转．如图．如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少．3．原子核的电荷和大小中性原子的原子核的电荷数等于核外电子数，原子核的半径约为10－15m～10－14m，原子半径的数量级为10－10m，两者相差万倍之多，可见原子内部十分空旷．(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，叫做原子核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[解题探究](1)卢瑟福的原子结构模型带正电部分如何分布？(2)卢瑟福的原子结构模型带负电部分如何分布？[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]BD(多选)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．原子核的直径大约是10－10m解析：选ABC.卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，提出了原子的核式结构学说，并估算出了原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级为10－10m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部十分“空旷”．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．α粒子散射实验中的功能问题根据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运动到b的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c的过程中，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故选项A、B错误；a与c在同一等势面上，故a→c的过程中电场力做的总功为零，故选项C正确；越靠近原子核，α粒子受到的电场力越大，加速度越大，故选项D错误．[答案]Cα粒子接近原子核时，电场力做负功，α粒子的动能减小，电势能增加；反之，α粒子离开原子核时，电场力做正功，α粒子的动能增加，电势能减小．α粒子接近原子核的过程是一个加速度变大的减速过程，所以解决相关的问题优先考虑功能规律．如图所示，一个α粒子穿过金箔过程中，经过两个等势面，其中A、C在同一等势面上，下列说法正确的是()A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C两处的速度大小相等D．以上说法都不正确解析：选C.由于A、C在同一等势面上，α粒子从A到C库仑斥力做的总功为零．根据动能定理W合＝ΔEk＝0知，A、C两点的速度大小应相等．