核式結構模型【教學講課】

1、2 原子的核式結構模型,一、湯姆孫的原子模型 1.湯姆孫原子模型:湯姆孫于1898年提出了原子模型, 他認為原子是一個_,_彌漫性地_ 在整個球體內(nèi),電子_其中,有人形象地把湯姆孫 模型稱為“西瓜模型”或“_模型,球體,正電荷,均勻分布,鑲嵌,棗糕,2.粒子散射實驗: (1)實驗裝置,粒子源,金箔,熒光屏,放大鏡,2)實驗現(xiàn)象。 _的粒子穿過金箔后,基本上仍沿_ 的方向前進; _粒子發(fā)生了_偏轉;偏轉的角度甚至 _,它們幾乎被“_”。 (3)實驗意義:盧瑟福通過粒子散射實驗,否定了 湯姆孫的原子模型,建立了_模型,絕大多數(shù),原來,少數(shù),大角度,大于90,撞了回來,核式結構,二、盧瑟福的核式結構

2、模型,1.核式結構模型:1911年由盧瑟福提出,原子中帶正電 的部分體積很小,但幾乎占有全部_,電子在正電體 的外面_,質(zhì)量,運動,2.原子核的電荷與尺度,原子序數(shù),質(zhì)子,中子,A,10-10m,10-15m,思考辨析】 1.粒子就是氦原子。() 2.粒子帶有一個單位的正電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)量 的2倍。() 3.粒子散射實驗證實了湯姆孫的棗糕式原子模 型。(,4.原子的質(zhì)量全部集中在原子核上,原子中所有正電荷都集中在原子核內(nèi)。() 5.原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。() 6.原子半徑數(shù)量級是10-10 m。(,提示:1.。粒子是氦原子的原子核。 2.。粒子帶有兩個單位的正電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)

3、量的4倍。 3.。粒子散射實驗中個別粒子的大角度散射,推翻了湯姆孫的棗糕式原子模型,4.。原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上,核外還有電子。 5.。原子核的電荷數(shù)等于核中的質(zhì)子數(shù)。 6.。原子半徑數(shù)量級是10-10 m,原子核半徑數(shù)量級是10-15m,知識點一粒子散射實驗探究分析 探究導入: 如圖所示為粒子散射的實驗裝置,1)實驗過程中,粒子為什么會發(fā)生大角度散射? (2)從粒子的大角度散射情況,可以推知原子是什么樣的結構,提示:(1)粒子受到了很大的庫侖力作用,并且這種庫侖力對粒子又不平衡,從而導致粒子發(fā)生大角度散射。 (2)原子中間有一個很小的核,電子在核外運動,歸納總結】 1.實驗背景:粒

4、子散射實驗是盧瑟福指導他的學生做的一個著名的物理實驗,實驗的目的是想驗證湯姆孫原子模型的正確性,實驗結果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據(jù)。在此基礎上,盧瑟福提出了原子核式結構模型,2.否定湯姆孫的原子結構模型: (1)質(zhì)量遠小于原子的電子,對粒子的運動影響完全可以忽略,不應該發(fā)生大角度偏轉,2)粒子在穿過原子時,受到各方向正電荷的斥力基本上會相互平衡,對粒子運動方向的影響不會很大,也不應該發(fā)生大角度偏轉。 (3)粒子的大角度偏轉,否定湯姆孫的原子結構模型,3.大角度偏轉的實驗現(xiàn)象分析: (1)由于電子質(zhì)量遠小于粒子質(zhì)量,所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉,2)使粒子發(fā)生大角度偏轉的只能是原子

5、中帶正電的部分。按照湯姆孫原子模型,正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的,粒子穿過原子時,它受到的兩側斥力大部分抵消,因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉,更不能使粒子反向彈回,這與粒子散射實驗相矛盾,3)實驗現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的,原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個很小的核上,否則,粒子大角度散射是不可能的,4.原子的核式結構模型對粒子散射實驗結果的解釋: (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作用,發(fā)生大角

6、度偏轉,而這種機會很少,所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉,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,所以極少數(shù)粒子的偏轉角度甚至大于90,易錯提醒】 (1)粒子與原子核之間的萬有引力遠小于二者之間的庫侖斥力,因而可以忽略不計。 (2)在處理粒子等微觀粒子時一般不計重力,典題通關】 考查角度1 粒子散射實驗現(xiàn)象 【典例1】如圖所示為盧瑟福粒子散射實驗裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動,通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個角度的散射情況。下列說法中正確的是世紀金榜導學號19892050(,A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察,相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光

7、次數(shù)一樣多 B.在圖中的B位置進行觀察,屏上觀察不到任何閃光 C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為粒子散射的靶,觀察到的實驗結果基本相似 D.粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈,解析】選C。粒子散射實驗現(xiàn)象:絕大多數(shù)粒子沿原方向前進,少數(shù)粒子有大角度散射,所以A處觀察到的粒子數(shù)多,B處觀察到的粒子數(shù)少,選項A、B錯誤;粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用,選項D錯誤,C正確,考查角度2 粒子散射實驗中粒子的受力和能量轉化問題 【典例2】如圖所示,根據(jù)粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型。圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線,實線表示一個粒子的運動軌跡。在粒子

8、從a運動到b、再運動到c的過程中,下列說法中正確的是() 世紀金榜導學號19892051,A.動能先增大,后減小 B.電勢能先減小,后增大 C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零 D.加速度先變小,后變大,解析】選C。粒子從a到b電場力做負功,速度減小,動能減小,電勢能增大。從b到c電場力做正功,粒子的速度增大,動能增大,電勢能減小,加速度應先變大,后變小。正確選項應為C,規(guī)律方法】粒子散射實驗中常用的規(guī)律 (1)庫侖定律F= :用來分析粒子和原子核間的相互作用力。 (2)牛頓第二定律:該實驗中粒子只受庫侖力,可根據(jù)庫侖力的變化分析加速度的變化,3)功能關系:根據(jù)庫侖力做功可分析電勢能的變化

9、,也可分析動能的變化。 (4)原子核帶正電,其周圍的電場相當于正點電荷的電場,注意應用其電場線和等勢面的特點,過關訓練】 1.X表示金原子核,粒子射向金核被散射,若它們?nèi)肷鋾r的動能相同,其偏轉軌道可能是圖中的(,解析】選D。粒子離金核越遠其所受斥力越小,軌道彎曲程度就越小,故選項D正確,2.(多選)盧瑟福對粒子散射實驗的解釋是() A.使粒子產(chǎn)生偏轉的主要原因是原子中電子對粒子的作用力 B.使粒子產(chǎn)生偏轉的力是庫侖力 C.原子核很小,粒子接近它的機會很小,所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進 D.能產(chǎn)生大角度偏轉的粒子是穿過原子時離原子核近的粒子,解析】選B、C、D。原子核帶正電,與粒子之間存

10、在庫侖力,當粒子靠近原子核時受庫侖力而偏轉,電子對它的影響可忽略,故A錯誤,B正確;由于原子核非常小,絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時離核較遠,因而運動方向幾乎不變,只有離核很近的粒子受到的庫侖力較大,方向改變較多,故C、D正確,補償訓練】 1.如圖所示是粒子被重核散射時的運動軌跡, 其中不可能存在的軌跡是() A.aB.b C.cD.d,解析】選C。根據(jù)粒子散射實驗現(xiàn)象的解釋,離核越近偏轉越明顯,C軌跡離核較遠,應該偏轉很少,故正確答案為C項,2.當粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉的過程中,下列說法正確的是() A.粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力作用 B.粒子一直受到原子核的斥力作用 C.粒子先受

11、到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用 D.粒子一直受到庫侖斥力,速度一直減小,解析】選B。粒子與金原子核帶同種電荷,兩者相互排斥,故A、C錯誤,B正確;粒子在靠近金原子核時斥力做負功,速度減小,遠離時做正功,速度增大,故D錯誤,知識點二原子的核式結構模型與原子核的組成 探究導入: 如圖所示為原子核式結構模型的粒子散射圖景,1)為什么絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來運動方向前進? (2)為什么少數(shù)的粒子穿過金箔后,發(fā)生了大角度的偏轉,提示:(1)因為原子核很小,所以絕大多數(shù)粒子穿過原子時,離核較遠,受到原子核的斥力很小,基本上仍沿原來運動方向前進。 (2)少數(shù)粒子十分接近原子核穿過

12、時,才受到很大的庫侖力作用,發(fā)生大角度偏轉,歸納總結】 1.理解建立核式結構模型的要點: (1)核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變。 (2)湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射,3)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉,甚至反彈回來,表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用。 (4)絕大多數(shù)粒子在穿過金原子層時運動方向沒有明顯變化,說明原子中絕大多數(shù)部分是空的。原子的質(zhì)量電荷量都集中在體積很小的核上,2.原子的核式結構與原子的棗糕模型的對比,3.原子內(nèi)的電荷關系:原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等,非常接近原子序數(shù)。 4.原子核的組成:原子核由質(zhì)子和中子組成,原子核的電荷

13、數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。 5.原子核的大小:原子的半徑數(shù)量級為10-10 m,原子核半徑的數(shù)量級為10-15 m,原子核的半徑只相當于原子半徑的十萬分之一,體積只相當于原子體積的10-15,典題通關】 【典例】(多選)關于原子核式結構理論說法正確的 是() 世紀金榜導學號19892052,A.是通過發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來的 B.原子的中心有個核,叫作原子核 C.原子的正電荷均勻分布在整個原子中 D.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外旋轉,解析】選B、D。原子的核式結構模型是在粒子的散射實驗結果的基礎上提出的,A錯誤。原子中絕大部分是空的,帶正電的部分集中在原子中心一個

14、很小的范圍,稱為原子核,B正確,C錯誤。原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量,帶負電的電子在核外旋轉,D正確,過關訓練】 1.不能用盧瑟福原子核式結構模型得出的結論 是() A.原子中心有一個很小的原子核 B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C.原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi) D.原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi),解析】選B。盧瑟福原子核式結構模型是原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子內(nèi)部一個很小的核上,帶負電的電子繞原子核高速旋轉,質(zhì)量幾乎忽略不計,所以可以得出選項A、C、D,對于原子核是由質(zhì)子和中子組成的結論是涉及原子核的結構,與核式結構無關,核式結構說的是原子結構,不是原子核結構,選項B錯,2.(多選)(2018汕頭高二檢測)關于原子的核式結構模型,下列說法正確的是() A.原子中絕大部分是“空”的,原子核很小 B.電子在核外繞核旋轉的向心力是原子核對它的庫侖力 C.原子的全部電荷和質(zhì)量都集中在原子核里 D.原子核的直徑的數(shù)量級是10-10 m,解析】選A、B。因為原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi),而原子核又很小,所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的,A正確,C錯誤;電子繞原子核做圓周運動時,原子核與電子間的庫侖引力提供向心力,B正確;原子核直徑的數(shù)量級是10-15 m,原子直徑的數(shù)量級是10-