2018-2019高中物理 第18章 原子结构 18.2 原子的核式结构模型课件 新人教版选修3-5.ppt

2原子的核式结构模型,【自主预习】1.汤姆孙的原子模型:(1)建立“枣糕模型”的依据:电子的发现和原子呈_。(2)原子的“枣糕模型”:原子是一个球体,_弥漫性地均匀分布在整个球体内,电子_其中。,电中性,正电荷,镶嵌,2.原子核式结构的建立:(1)粒子散射实验。粒子:从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,带有_单位的正电荷,质量为_质量的4倍、电子质量的7300倍。,两个,氢原子,实验结果:_粒子穿过金箔后,基本上仍沿原方向前进。_粒子发生大角度偏转,偏转角度甚至大于90,几乎被“撞了回来”。卢瑟福通过粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模型,建立了_模型。,绝大多数,少数,核式结构,(2)卢瑟福的核式结构模型:原子中_的体积很小,但几乎占有全部_,电子在正电体的外面运动。,带正电部分,质量,3.原子核的电荷与尺度:(1)原子核的组成:原子核是由带正电的_和不带电的_组成的。(2)原子核和原子的大小:,质子,中子,10-10,10-15,(3)原子内的电荷关系:各元素的原子核的电荷数就是核中的_,与原子的核外_相等,非常接近它们的_。,质子数,电子数,原子序数,【预习小测】1.(多选)用粒子撞击金原子核发生散射,图中关于粒子的运动轨迹正确的是()A.aB.bC.cD.d,【解析】选C、D。粒子受金原子核的排斥力,方向沿两者的连线方向,运动轨迹弯向受力方向的一侧,A、B均错误;离原子核越近,粒子受到的斥力越大,偏转越大,C、D正确。,2.(多选)下列叙述中,正确的是()A.汤姆孙根据粒子散射实验,提出了原子的枣糕式模型B.卢瑟福根据粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型C.汤姆孙最早发现了电子D.卢瑟福最早发现了电子,【解析】选B、C。汤姆孙最先发现了电子,C正确,D错误;粒子散射实验的结果是大部分粒子沿原方向传播,少部分发生大角度偏转,极少数偏转角超过90甚至达到180,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上,据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型,A错误,B正确。,3.在粒子散射实验中,不考虑电子和粒子碰撞的影响,这是因为()A.粒子与电子根本无相互作用B.粒子受电子作用的合力为零,因为电子是均匀分布的C.电子体积极小,粒子碰撞不到电子D.粒子和电子碰撞时损失能量极小,可忽略不计,【解析】选D。粒子和电子之间有相互作用力,它们接近时存在库仑引力作用,但由于电子的质量只有粒子质量的粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样,粒子几乎不改变其运动方向,故上述选项中正确的为D。,主题一粒子散射实验【互动探究】1.汤姆孙提出的原子结构模型成功之处在哪里?提示:汤姆孙的原子结构模型认为正电荷均匀分布在球体内,电子镶嵌其中,正负电荷电量相等,可以解释原子呈电中性的问题,汤姆孙的原子结构模型为我们揭开原子结构研究的序幕。,2.如图是粒子散射实验装置,各部分的作用是什么?,提示:放射源放出快速运动的粒子,粒子通过金箔时被散射,打在荧光屏上发出荧光,可通过带有荧光屏的放大镜进行观察,并可以在水平面内转动,观察不同方向和不同位置的通过金箔散射的粒子数量,并且整个装置封闭在真空内。,3.粒子散射实验通过放大镜观察到什么现象?提示:实验发现,绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数粒子发生了较大的偏转,偏转角度甚至大于90,也就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。,4.原子的核式结构模型的内容有哪些?提示:(1)在原子中心有一个很小的核叫原子核,原子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。,5.核式结构模型如何解释粒子散射实验的结果?提示:(1)由于原子核很小,大多数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。,【探究总结】1.粒子散射实验装置:由粒子放射源、金箔(起散射粒子的作用)、荧光屏(放大镜,显示和观察粒子的散射情况)。2.粒子散射实验现象的结论:绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,说明原子内部很空旷,极少数粒子被弹回表明原子的质量和电量主要集中在体积很小的“核”上。,【典例示范】(多选)如图为粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象,下述说法正确的是(),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位置时少得多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,【解题指南】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】选A、B、D。根据粒子散射实验的现象,绝大多数粒子穿过金箔后,基本上沿原方向前进,因此在A位置观察到的闪光次数最多,故A正确;少数粒子发生大角度偏转,因此从A到D观察到的闪光次数会逐渐减少,因此B、D正确,C错。,【探究训练】1.(多选)(2018资阳高二检测)用粒子轰击金箔,粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示,则粒子的路径可能是()A.aB.bC.cD.a、b、c都是不可能的,【解析】选A、C。粒子在穿过金箔时轨迹发生大角度偏转的主要原因是金原子核对粒子的静电力作用。由于电子质量太小,对粒子的运动影响甚微,粒子和金原子核均带正电,故应相互排斥,轨迹a、c是符合实验情况的轨迹。粒子与原子核(金核)通过库仑力发生作用,二者表现为斥力,而b路径表现为引力,故B不正确。判断粒子的轨迹时,要根据散射的原理判断。,2.对卢瑟福粒子散射实验的解释错误的是()A.使粒子产生偏转的力主要是原子中电子对粒子的作用力B.使粒子产生偏转的力主要是库仑力C.原子核很小,粒子接近它的机会很少,所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进D.能产生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子,【解析】选A。使粒子产生偏转的主要是库仑力,因电子的质量非常小,电子对粒子的作用力可以忽略,A错,B对;粒子离原子核越近受到的库仑力越大,偏转角度越大,原子核很小,所以靠近原子核的粒子少,绝大多数粒子仍按原来的方向前进,少数靠近原子核的粒子受到的库仑力较大,因而产生大角度偏转,C、D对;因此选A。,【补偿训练】关于粒子散射实验装置的描述,下列说法中正确的是()A.实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B.金箔的厚度对实验无影响C.如果不用金箔改为铝箔,就不会发生散射现象D.实验装置放置在空气中和真空中都可以,【解析】选A。实验用的器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜,放大镜可以在水平面内转动不同的方向,对散射的粒子进行观察,A对;实验用的金箔的厚度极小,如果厚度增大,粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果,B错;如果改用铝箔,铝的原子核的电量仍然大粒子很多,当粒子靠近铝原子核时,库仑斥力仍然很大,散射实验现象仍能够发生,C错;,空气的流动和尘埃对粒子的运动产生较大影响,且粒子在空气中由于电离作用,只能前进很短距离,使实验无法进行,故实验装置是放在真空中进行的,D错。,【通法悟道】粒子散射轨迹的两个特点(1)在粒子散射实验中粒子的受力特点:粒子受到原子核的万有引力和原子核的库仑斥力作用,由于库仑斥力远大于万有引力,在计算中只考虑受到的库仑斥力作用。,(2)在粒子散射实验中粒子的运动特点:在离原子核较远处,粒子近似做匀速直线运动。在粒子靠近原子核的运动过程中,库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化,是变力。所以,粒子做变加速运动。,当运动方向与粒子和原子核的连线不在同一方向上时,粒子做变加速曲线运动,受库仑斥力作用,曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。,主题二原子核的电荷与尺度【互动探究】1.原子核的电荷数如何推算,它又是由什么决定的?提示:根据粒子散射实验的数据,可以算出靶元素原子核的电荷数,由原子的电中性,从而可推知核外的电子数。原子由原子核和核外电子组成。原子核由质子和中子组成,原子核的电荷数等于核中的质子数,即核电荷数=核外电子数=质子数=原子序数。,2.原子核半径的数量级是多少?为什么说原子内部十分“空旷”?提示:原子核半径的数量级为10-15m,原子半径的数量级为10-10m,两者相差十万倍之多,因此原子内部是十分“空旷”的。,【探究总结】1.原子的电荷数:核电荷数=核外电子数=质子数=原子序数2.原子及原子核的半径:原子核半径的数量级为10-15m,原子半径的数量级为10-10m。,【典例示范】在粒子散射实验中,根据粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个粒子以2.0107m/s的速度去轰击金箔,若金原子核的电荷数为79,求该粒子与金原子核的最近距离。(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep=,式中k=9.0109Nm2/C2,粒子的质量为6.6410-27kg),【解题指南】解答本题应掌握以下两点:(1)粒子和金的原子核的作用。(2)粒子的动能和电势能的转化关系,【解析】当只有库仑力做功时,动能和势能才相互转化,两者的和保持不变。开始相距很远,可认为电势能为零,相距最近时,可认为动能为零。当粒子靠近原子核运动时,粒子的动能转化为其电势能,达到最近距离时,动能全部转化为电势能,设所能达到的最小距离为d,则:代入已知数据计算得d=2.710-14m。答案:2.710-14m,【探究训练】1.(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的质量都集中在原子核里D.带负电的电子在核外绕核旋转,【解析】选A、C、D。根据粒子散射实验现象,卢瑟福提出了原子核式结构学说,包括三点内容,故选A、C、D。,2.卢瑟福的粒子散射实验结果表明了()A.原子核是可分的B.原子核是由质子和中子组成的C.原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成的D.原子内部有一个很小区域,集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量,【解析】选D。由粒子散射实验的结果可知,原子是可分的,它由原子核和电子组成;另外原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量,故A、B错误,D正确;C项是汤姆孙提出的原子模型,故C错误。,【补偿训练】关于原子结构,下列说法正确的是()A.原子中原子核很小,核外很“空旷”B.原子核的半径的数量级是10-10mC.原子的全部电荷都集中在原子核里D.原子的全部质量都集中在原子核里,【解析】选A。卢瑟福的原子结构模型的内容为:在原子中心有一个很小的核,叫原子核。它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动,故C、D错;又因为原子核半径的数量级为10-15m,原子半径的数量级