2019-2020学年高中物理 第二章 原子结构 第2节 原子的核式结构模型课件 教科版选修3-5

第2节原子的核式结构模型学习目标素养提炼1.了解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模型的主要内容．3.知道原子和原子核大小的数量级，原子核的电荷数.1个实验——α粒子散射实验2个原子模型——汤姆孙原子结构模型、卢瑟福核式结构模型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认为原子是一个，弥漫性地均匀分布在整个球体内，镶嵌在球中．如图所示为汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．汤姆孙的原子模型被称为枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被散射实验否定了．球体正电荷电子α粒子二、α粒子散射实验1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为质量的4倍．2．实验结果绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生偏转，但有些α粒子发生了偏转，大约18000的α粒子偏转角度，个别的甚至接近.氢原子很小的较大的超过了90°180°[思考]核式结构模型如何解释α粒子散射实验的结果？提示：(1)由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的库仑斥力很小，它们的运动方向几乎不受影响，几乎沿直线传播，不发生偏转．(2)只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的库仑斥力而发生明显的偏转．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．在原子中心有一个体积、带电荷的核，而电子在核外绕核运动．原子核虽小，但几乎集中了原子的所有．2．原子核的尺度原子核的直径约为m，只有原子直径的1100000.四、原子的核式结构模型与经典理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型正确地指出了的存在，很好地解释了实验，但是，经典的物理学既无法解释原子的，又无法解释原子发光频谱的特征．很小正质量10－15原子核α粒子散射稳定性分立[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)原子核几乎集中了原子的所有质量，其密度大的惊人．()(3)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷．()√√√要点一对α粒子散射实验的理解与分析[探究导入]如图所示为1909年英籍新西兰物理学家卢瑟福及盖革进行α粒子散射实验的实验装置．阅读课本，回答以下问题：(1)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？(2)实验现象如何？(3)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？答案：(1)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．实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电部分对α粒子有库仑力的作用，一些α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α粒子的数目．(2)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.(3)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．1．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°.2．理解(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．[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[思路点拨]解答本题应把握以下两点：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用．(2)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．[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．[答案]C1．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析：A项是对该实验现象的正确描述，故选项A正确；B项，使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故选项B错误；C项是对实验结论之一的正确分析，故选项C正确；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因为核外还有电子占有质量，故选项D错误．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]如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．(1)为什么绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来运动方向前进？(2)为什么少数的α粒子穿过金箔后，发生了大角度的偏转？答案：(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，α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，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转．1．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2.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，体积只相当于原子体积的10－15.[典例2](多选)卢瑟福的α粒子散射实验说明了下列哪些情况()A．原子内的正电荷全部集中在原子核里B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上C．原子内的正负电荷是一对一整齐排列的D．原子的几乎全部质量都集中在原子核里[解析]卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这是原子中带正电部分作用的结果，由于大角度偏转的α粒子数极少，说明原子中绝大部分是空的，带正电部分的体积很小．带负电的电子绕核运动的向心力即是原子核对它的引力，而电子质量极小，故原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，选项A、D正确．[答案]AD2．(多选)根据卢瑟福的原子的核式结构理论，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10－10m解析：卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙的原子模型，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10－15m，原子半径的数量级为10－10m，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．答案：ABC1．(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解析：α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型．答案：B2．(α粒子散射实验现象的认识)(多选)如图为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．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时稍少些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：AC3．(α粒子散射实验现象的解释)(多选)关于α粒子的散射实验，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．α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α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α粒子散射实验提出了原子核式结构理论解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：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α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，D正确．答案：BCD4．(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，叫作原子核，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，故B选项错误，A、C、D选项正确．答案：ACD