高中物理 第十八章 原子结构 第2节 原子的核式结构模型学案 新人教版选修3-5.doc

2原子的核式结构模型1了解汤姆孙的原子结构模型。2知道粒子实验现象、方法和结果。3知道卢瑟福原子结构模型的内容和意义。4知道原子和原子核的大小数量级。电子的发现说明原子是可以再分的，原子是有一定结构的。你知道哪些原子结构模型呢？提示：汤姆孙的“枣糕模型”、卢瑟福的核式结构模型和玻尔原子模型等。1汤姆孙的原子模型(1)汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个_，_弥漫性地均匀分布在整个球体内，_镶嵌在球中。(2)汤姆孙的原子模型被称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。该模型能解释一些实验现象，但后来被_实验否定了。2粒子散射实验(1)粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的_，带_电荷，质量为_质量的4倍。(2)实验结果：_粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进。_粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于90。(3)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。思考：你认为粒子散射实验的意义是什么？3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，在原子中心有一个很小的核，叫_。它集中了全部的_和几乎全部的_，_在核外空间运动。(2)原子核的电荷与尺度：原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与含有的_相等，非常接近于它们的_。原子核的组成：原子核是由_和_组成的，原子核的电荷数就等于原子核中的_。原子核的大小：实验确定的原子核半径r的数量级为_ m，而原子的半径的数量级是_ m。因而原子内部十分“空旷”。答案：1(1)球体正电荷电子(2)粒子散射2(1)氦原子核两个单位正氢原子(2)绝大多数少数(3)核式结构思考提示：揭示了汤姆孙原子模型的局限性，为核式结构提供了实验基础。3(1)原子核正电荷质量电子(2)电子数原子序数质子中子质子数1015 1010一、对粒子散射实验的正确理解1装置放射源、金箔、荧光屏等，如图所示。2现象(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。(2)少数粒子发生较大的偏转。(3)极少数粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180。3实验的注意事项(1)整个实验过程在真空中进行。(2)粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，粒子才能穿过。(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄，可认为只有一层金原子。另外一点就是金的原子序数大，粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显。二、对粒子散射实验的解释1粒子的散射实验否定了汤姆孙原子模型(1)粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，粒子不会发生偏转；(2)粒子正对着电子射来，质量远小于粒子的电子不可能使粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。2原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释(1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，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，所以绝大多数粒子不发生偏转。(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力，偏转角才很大，而这种机会很少。(3)如果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。类型一 粒子散射实验现象及分析【例题1】 如图所示为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，关于观察到的现象，下列说法不正确的是()。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，但次数极少解析：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，故选项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，因此选项b、d正确，c错误。答案：c题后反思：粒子大角度地散射，不可能是因为金箔的原子内的电子造成的，因为电子质量很小。只有当粒子受到原子内正电荷很强的排斥力时它的运动方向才会有这样大的改变。原子中的正电荷与原子的很大一部分质量一定集中在一个很小的核上。类型二 估算原子核的大小【例题2】 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2.0107 m/s的速度去轰击金箔。若金原子的核电荷数为79，求该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epk，粒子质量为6.641027 kg)。点拨：粒子靠近金核的过程中，动能转化为电势能，用功能关系可求解粒子与金核间的最小距离，这个最小距离可视为金核的半径。解析：当粒子靠近原子核运动时，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，设粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离l，则mv2kl m2.71014 m所以粒子与金原子核间的最近距离为2.71014 m。答案：2.71014 m题后反思：有关原子核间的力学问题，可根据库仑力的做功情况，用功能关系处理。触类旁通：试分析粒子与原子核发生对心碰撞达到最小距离前的动能、电势能的变化情况。触类旁通答案：粒子与金原子核间存在着相互作用的库仑斥力，在靠近的过程中，库仑力做负功，所以动能逐渐减小，电势能逐渐增加。1卢瑟福对粒子散射实验的解释是()。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是库仑力c原子核很小，粒子接近它的机会很小，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2卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出()。a原子的核式结构模型b原子核内有中子存在c电子是原子的组成部分d原子核是由质子和中子组成的3如图所示，x表示金原子核，粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的()。4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原子核的直径的数量级是1010 mc原子的全部电荷都集中在原子核内d原子的全部的质量都集中在原子核内5根据粒子散射实验，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，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是()。a动能先增大，后减小b电势能先减小，后增大c电场力先做负功，后做正功，总功等于零d加速度先变小，后变大答案：1bcd原子核很小，只有离核近的粒子在库仑力的作用下发生大角度偏转，b、c、d选项正确。2a粒子散射实验的结果是大部分粒子沿原来方向运动，少部分发生大角度偏转，极少数偏转角超过90度甚至达到180度，说明原子的几乎全部的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。3d粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲程度越小，故选项d正确。4a大多数