高中物理 第三章 原子結構之謎 3.2 原子的結構課件 粵教版選修35.ppt

第二節(jié)原子的結構 目標導航 預習導引 目標導航 預習導引 二 一 一 粒子散射實驗1 實驗方法 用 放射源放射的 粒子束轟擊金箔 利用熒光屏接收 探測通過金箔后的 粒子分布情況 2 實驗結果 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后 仍沿原來的方向前進 但少數(shù) 粒子發(fā)生了較大的偏轉 并且有極少數(shù) 粒子的偏轉超過了90 有的甚至幾乎達到180 目標導航 預習導引 二 一 如何用原子的核式結構模型對 粒子散射實驗結果進行解釋 答案 1 當 粒子穿過原子時 如果離核較遠 受到原子核的斥力很小 粒子就像穿過 一片空地 一樣 無遮無擋 運動方向改變很小 因為原子核很小 所以絕大多數(shù) 粒子不發(fā)生偏轉 2 只有當 粒子十分接近原子核穿過時 才受到很大的庫侖力 偏轉角才很大 而這種機會很少 3 如果 粒子正對著原子核射來 偏轉角幾乎達到180 這種機會極少 如圖所示 目標導航 二 一 預習導引 二 原子的核式結構的提出1 湯姆生的原子結構模型 葡萄干布丁模型 2 原子的核式結構的提出 1 盧瑟福的原子核式結構模型原子的中心有一個帶正電的原子核 它幾乎集中了原子的全部質量 而電子則在核外空間繞核旋轉 2 核式結構模型能夠解釋 粒子散射實驗 3 原子核的大小原子核的半徑約為10 15 10 14m 原子半徑大約是10 10m 一 一 粒子散射實驗1 裝置 放射源 金箔 熒光屏等 如圖所示 2 現(xiàn)象 1 絕大多數(shù)的 粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進 2 少數(shù) 粒子發(fā)生較大的偏轉 3 極少數(shù) 粒子偏轉角度超過90 有的幾乎達到180 3 實驗的注意事項 1 整個實驗過程在真空中進行 2 粒子是氦原子核 體積很小 金箔需要做得很薄 粒子才能穿過 遷移應用 典題例解 知識精要 思考探究 二 一 知識精要 遷移應用 思考探究 典題例解 在 粒子散射實驗中為什么選用金箔 答案 1 金的延展性好 容易做成很薄很薄 實驗用的金箔厚度大約是10 7m 2 金原子帶的正電荷多 與 粒子間的庫侖力大 3 金原子質量大約是 粒子質量的50倍 因而慣性大 粒子的運動狀態(tài)容易改變 金原子的運動狀態(tài)不容易改變 二 一 知識精要 遷移應用 典題例解 思考探究 例1 2015安徽理綜 圖示是 粒子 氦原子核 被重金屬原子核散射的運動軌跡 m n p q是軌跡上的四點 在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止不動 圖中所標出的 粒子在各點處的加速度方向正確的是 a m點b n點c p點d q點 解析 粒子在某點時的加速度方向 應沿該點和重金屬原子核所在位置的連線 且指向軌跡的內側 選項c正確 答案 c 二 遷移應用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 多選 在 粒子散射實驗中 我們并沒有考慮 粒子跟電子碰撞 這是因為 a 電子體積非常小 以至于 粒子碰不到它b 粒子跟電子碰撞時 損失的能量很小 可以忽略c 粒子跟各個電子碰撞的效果相互抵消d 電子在核外均勻分布 所以 粒子受電子作用的合外力為零 答案 bd解析 粒子與電子相碰就如同飛行的子彈與灰塵相碰 粒子幾乎不損失能量 且電子在核外均勻分布 對 粒子的庫侖引力的合力幾乎為零 不會改變 粒子的運動軌跡 遷移應用 典題例解 知識精要 一 二 二 原子的核式結構模型1 原子的核式結構與原子的棗糕模型的根本區(qū)別 2 原子核的尺度 粒子散射的實驗數(shù)據(jù) 可以估計原子核的半徑數(shù)量級為10 15m 不同元素原子核的半徑略有不同 原子半徑約為10 10m 原子核半徑只相當于原子半徑的十萬分之一 可見 原子很小 原子核更小 遷移應用 典題例解 知識精要 一 3 原子的核式結構模型對 粒子散射實驗的解釋按盧瑟福的原子結構模型 核式結構 當 粒子穿過原子時 如果離核較遠 受到原子核的斥力很小 粒子就像穿過 一片空地 一樣 無遮無擋 運動方向改變極少 由于原子核很小 這種機會就很多 所以絕大多數(shù) 粒子不發(fā)生偏轉 只有當 粒子十分接近原子核穿過時 才受到很大的庫侖斥力 偏轉角才很大 而這種機會很少 如果 粒子幾乎正對著原子核射來 偏轉角就幾乎達到180 這種機會極少 如圖所示 二 知識精要 遷移應用 典題例解 一 思路分析 粒子與原子核間的作用力主要是庫侖力 故由動能定理可知 當速度為零時 粒子距核最近 二 一 遷移應用 典題例解 知識精要 盧瑟福通過 粒子散射實驗 判斷出原子的中心有一個很小的核 并由此提出了原子的核式結構模型 如圖所示的平面示意圖中 兩條線表示某兩個 粒子運動的軌跡 則沿軌跡 射向原子核的 粒子經過原子核后可能的運動軌跡為 a 軌跡ab 軌跡bc 軌跡cd 軌跡d 答案 a解析 軌跡c無偏轉顯然錯誤 偏轉后軌跡應為曲線 軌跡b錯誤 粒子受原子核的斥力作用 軌跡d偏轉方向錯誤 因此只有a正確 二 知識鏈接 案例探究 類題試解 1 解題依據(jù)和方法一解答與本節(jié)知識有關的試題 必須以三個實驗的現(xiàn)象和從三個實驗中發(fā)現(xiàn)的事實為基礎 應明確以下幾點 1 湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子 說明原子是可分的 電子是原子的組成部分 2 盧瑟福 粒子散射實驗 現(xiàn)象說明 原子中絕大部分是空的 原子的絕大部分質量和全部正電荷都集中在一個很小的核上 3 盧瑟福用 粒子轟擊原子核實驗 發(fā)現(xiàn)了質子 2 解題依據(jù)和方法二根據(jù)原子的核式結構 結合前面所掌握的動能 電勢能 庫侖定律及能量守恒定律等知識 是綜合分析解決有 粒子靠近原子核過程中 有關功 能的變化 加速度 速度的變化所必備的基礎知識和應掌握的方法 知識鏈接 案例探究 類題試解 3 解題依據(jù)和方法三明確原子核中核電荷數(shù) 質子數(shù) 核外電子數(shù)以及元素的原子序數(shù)四種數(shù)的數(shù)值相等 以及原子的質量數(shù)與核子數(shù)相等 并等于質子數(shù)與中子數(shù)的和 它是分析解決實際問題的依據(jù) 案例探究 類題試解 多選 如圖 粒子散射實驗中 粒子穿過某一金原子核附近時的示意圖 a b c三點分別位于兩個等勢面上 則以上說法正確的是 a 粒子在a處的速度比在b處的速度小b 粒子在b處的速度最大c 粒子在a c處的速度大小相等d 粒子在b處的速度比在c處的速度小 知識鏈接 案例探究 知識鏈接 類題試解 解析 由能量守恒定律可知 對于a b c三點 a c位于原子核形成的同一等勢面上 電勢能相同 故動能也相同 則a c兩點速率相同 故c正確 由a到b 粒子克服庫侖力做功 動能減小 電勢能增大 故b點速度最小 d正確 a b錯誤 答案 cd 類題試解 案例探究 知識鏈接 如圖 粒子散射實驗裝置的示意圖 熒光屏和顯微鏡在圖中的a b c d四個位置時 關于觀察到的現(xiàn)象 下述說法不正確的是 a 相同時間內放在a位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多b 相同時間內放在b位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在a位置時少得多c 放在c d位置時屏上觀察不到閃光d 放在d