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

合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业第二章原子结构2.原子的核式结构模型合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[学习目标]1.了解α粒子散射实验器材、实验原理和实验现象．(重点)2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容．(重点、难点)3.了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力．(重点)4.知道经典理论无法解释原子的稳定性和电磁波频谱的分立特征．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业自主探新知预习合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业一、α粒子散射实验1．汤姆孙原子模型1904年，J.J.汤姆孙提出了影响较大的“枣糕模型”，假想正电荷构成一个________的球体，电子“浸浮”其中，并分布在一些特定的________或____上．密度均匀同心圆环球壳合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．α粒子散射实验(1)实验装置：α粒子源、____、可移动探测器．(2)实验现象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__________，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．金箔仍沿原来大角度大于90°核式结构合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业二、核式结构模型及与经典理论的矛盾1．核式结构模型卢瑟福提出的新的原子结构模型，在原子中间有一个体积____、带______的核，而____在核外绕核运动，这种结构称为原子的“核式结构模型”．很小正电荷电子合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．原子核的电荷与尺度电子数质子和中子A10-10m10-15m合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．原子的核式结构模型与经典理论的矛盾用经典电磁理论在解释原子结构的______和电磁波谱的____特征时遇到了困难．稳定性分立合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)卢瑟福为了证实汤姆孙原子模型的正确性进行了α粒子散射实验．()(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．()√×合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(3)卢瑟福否定了汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型．()(4)原子的质量几乎全部集中在原子核上．()(5)原子中所有正电荷都集中在原子核内．()(6)核电荷数等于质子数，也等于中子数．()√√√×合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．(多选)由α粒子的散射实验可以得出的正确结论有()A．原子中绝大部分是空的B．原子中全部正电荷都集中在原子核上C．原子内有中子D．原子的质量几乎全部都集中在原子核上合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业ABD[卢瑟福由α粒子散射实验得到的结论有：在原子中心有一个很小的核叫原子核，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的空间运动．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．(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．原子核的直径的数量级是10－10m合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业AB[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．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业合作攻重难探究合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业对α粒子散射实验现象的分析1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．装置放射源、金箔、可移动探测器等，如图所示．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．大角度偏转的实验现象分析(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粒子散射实验相矛盾．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有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．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业4．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(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．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(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．(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，如图所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90°.合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业【例1】(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()合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业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B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业AC[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、D错误，C正确．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(1)分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为．(2)α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．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业1．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()ABCD合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业D[原子的中心是体积很小的原子核，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，当α粒子接近原子核的时候，就会发生大角度散射，甚至被弹回．所以D选项正确．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业原子的核式结构模型及与经典理论的矛盾1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的区别核式结构枣糕模型分布情况原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里，电子绕核高速旋转原子是充满了正电荷的球体，电子均匀嵌在原子球体内合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业受力情况少数靠近原子核的α粒子受到的库仑力大，而大多数离核较远的α粒子受到的库仑力较小α粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业偏转情况绝大多数α粒子运动方向不变，少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至被弹回不会发生大角度偏转，更不会被弹回分析情况符合α粒子散射现象不符合α粒子散射现象合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[特别提醒]卢瑟福把原子的结构跟太阳系比较，他认为带正电的原子核像太阳，带负电的电子像绕着太阳运转的行星．在这个“太阳系”中，支配它们之间的作用力是电磁相互作用力．因而这个模型又被称为“行星模型”．这是科学家利用类比方法的又一佐证．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．原子核的电荷与尺度[特别提醒]原子很小，原子核更小，如果将原子比作足球场，那么原子核仅相当于一只蚂蚁大小．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业【例2】在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现在一个α粒子以2.0×107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝kq1q2r，r为距点电荷的距离．α粒子质量为6.64×10－27kg)．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[思路点拨](1)α粒子的运动方向沿α粒子和金原子核的连线．(2)当α粒子的动能减为零时，电势能最大，离原子核最近．(3)原子核的大小应比最近距离小一些．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[解析]当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，所以α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则12mv2＝kq1q2d，则d＝2kq1q2mv2＝2×9.0×109×2×79×1.6×10－1926.64×10－27×2.0×1072m＝2．7×10－14m.[答案]2.7×10－14m合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业分析α粒子散射实验中的力电问题常用的规律(1)库仑定律：F＝kq1q2r2，用来分析α粒子和原子核间的相互作用力．(2)牛顿第二定律：该实验中α粒子只受库仑力，可根据库仑力的变化分析加速度的变化．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(3)功能关系：根据库仑力做功，可分析动能的变化，也能分析电势能的变化．(4)原子核带正电，其周围的电场相当于正点电荷的电场，注意应用其电场线和等势面的特点．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．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