2019_2020学年高中物理第2章原子结构第2节原子的核式结构模型教学案鲁科版.docx

第2节原子的核式结构模型1知道粒子散射实验的原理和实验结果(重点难点)2知道原子的核式结构模型(重点)一、粒子散射实验1实验目的：粒子通过金箔时，用这些已知的粒子与金属内的原子相互作用，根据粒子的偏转情况来获得原子内部的信息2实验方法：用由放射源发射的粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的粒子的偏转情况3实验结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转，有极少数粒子偏转角超过90，有的甚至被原路弹回，粒子被反射回来的概率竟然有1/8_0001(1)粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的()(2)粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹()(3)粒子大角度的偏转是电子造成的()提示：(1)(2)(3)二、卢瑟福原子模型1核式结构模型：原子内部有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动原子的核式结构模型又被称为行星模型2原子的大小(1)原子直径数量级：1010_m(2)原子核直径数量级：1015_m2(1)原子核很小，原子中绝大部分是空的()(2)原子核半径的数量级为1010 m()(3)原子核的质量数就是核中的质子数()提示：(1)(2)(3)粒子散射实验的理解1实验背景粒子散射实验是卢瑟福和他的合作者做的一个著名的物理实验，实验的目的是想证实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2实验装置：如图所示，由放射源、金箔、荧光屏等组成3实验的注意事项(1)整个实验装置及实验过程必须在真空中进行(2)粒子是氦核，穿透能力很弱，因此金箔必须很薄，粒子才能穿过4实验分析(1)由于电子质量远小于粒子质量，所以电子不可能使粒子发生大角度偏转(2)使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，粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使粒子发生大角度偏转，更不能使粒子反射弹回，这与粒子的散射实验相矛盾(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，除非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，粒子大角度散射是不可能的5实验意义(1)否定了汤姆孙的原子结构模型(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级如图所示为卢瑟福和他的同事们做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，观察到的现象，下述说法中正确的是()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最多C放在C位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上观察不到闪光思路点拨 根据粒子散射实验的现象解答解析实验中，绝大多数粒子能够穿过金箔沿原方向前进，有少数粒子发生较大偏转，极少数粒子偏转角度超过90，有的甚至被反向弹回，根据实验现象可知，只有A正确答案A在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：选C粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对两种原子模型的区别汤姆孙的葡萄干面包模型卢瑟福的原子核式模型分布情况正电荷和质量均匀分布，负电荷镶嵌在其中正电荷和几乎全部质量集中在原子中心的一个极小核内，电子质量很小，分布在很大空间内受力情况粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零少数靠近原子核的粒子受到的库仑力大，而大多数离核较远的粒子受到的库仑力较小偏转情况不会发生大角度偏转，更不会弹回绝大多数粒子运动方向不变，少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度超过90，有的甚至被弹回分析结论不符合粒子散射现象符合粒子散射现象在原子的核式结构中，原子核的体积远小于原子的体积，原子内部是十分“空旷”的(多选)关于原子核式结构理论说法正确的是()A是通过发现电子现象得出来的B原子的中心有个核，叫做原子核C原子的正电荷均匀分布在整个原子中D原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转解题探究 (1)卢瑟福的原子结构模型带正电部分如何分布？(2)卢瑟福的原子结构模型带负电部分如何分布？解析原子的核式结构模型是在粒子的散射实验结果的基础上提出的，A错误原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核，B正确，C错误原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转，D正确答案BD原子核式结构与力电综合问题已知电子质量为911031 kg，带电荷量为161019 C当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0531010 m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流思路点拨 粒子的散射实验推出的核式结构模型中，核外电子绕核高速旋转，往往把它看成是库仑力提供向心力做匀速圆周运动，利用圆周运动的知识求周期及等效电流等解析由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动，所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供根据 k，得ve1601019 m/s219106 m/s其动能Ekmv2911031(219106)2 J2181018 J运动周期T s1521016 s电子绕核运动形成的等效电流I A105103 A答案219106 m/s2181018 J1521016 s105103 A随堂检测1有一位科学家，他通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，这位提出原子核式结构模型的科学家被誉为原子物理学之父，他是()A汤姆孙B卢瑟福C盖革 D马斯顿答案：B2卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验，获得了重要发现关于粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A说明了质子的存在B说明了原子核是由质子和中子组成的C说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D说明了正电荷在原子核内均匀分布解析：选C粒子散射实验说明了在原子中心有一个核，它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量故应选C3下列对原子结构的认识错误的是()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，向心力主要由库仑力提供C原子的全部正电荷都集中在原子核里D原子核的直径大约为1010 m解析：选D原子由位于原子中的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C正确根据粒子散射实验知原子核半径数量级为1015 m，而原子半径的数量级为1010 m，故A正确，D错误4粒子与金核197Au发生正碰时，如果粒子能接近金核的最小距离为201014 m，试估算金核的密度解析：粗略地，可把金核看作一个球体，把粒子接近它的最小距离作为它的半径r，则金核的体积表示为Vr3，而金核的质量M1971671027 kg3291025 kg，故其密度为 kg/m3981015 kg/m3答案：981015 kg/m3课时作业一、单项选择题1卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A粒子的散射实验B对阴极射线的研究C天然放射性现象的发现D质子的发现解析：选A卢瑟福根据粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型：原子核聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转故正确答案为A2卢瑟福通过粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构如图所示的平面示意图中，、两条实线表示粒子运动的轨迹，则沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为虚线中的()A轨迹aB轨迹bC轨迹c D轨迹d解析：选A粒子带正电，粒子的偏转是由于受到原子核的库仑斥力作用，且离原子核越近，受到的斥力作用越大，所以轨迹b、c、d都是不可能的，正确选项为A3卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，得到的实验结果有()A所有粒子几乎无偏转地穿过金箔B大多数粒子发生较大角度的偏转C向各个方向运动的粒子数目基本相等D极少数粒子产生超过90 的大角度偏转解析：选D由卢瑟福粒子散射实验的结果可知，D正确，A、B、C错误4粒子散射实验中，使粒子散射的原因是()A粒子与原子核外电子碰撞B粒子与原子核发生接触碰撞C粒子发生明显衍射D粒子与原子核的库仑斥力作用解析：选D粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的，A错误由于原子核的质量和电荷量很大，粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使粒子散射的原因是库仑斥力，B错误，D正确5如图所示画出了粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是粒子的径迹的是()Aa、b、dBb、dCa、d Da、c、d解析：选B粒子与金原子核均带正电、互相排斥，故不可能沿轨迹c运动；a轨迹弯曲程度很大，说明受到的库仑力很大，但粒子离核较远，故a轨迹不可能存在，而b轨迹正确；d轨迹是粒子正对金原子核运动时的情况6粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，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，是因为电子是均匀分布的C粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D电子很小，粒子碰撞不到电子解析：选C粒子与电子之间存在相互作用力，这个作用力是库仑力，但由于电子质量很小，不到粒子质量的，碰撞时对粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，正确选项是C7在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域不考虑其他原子核对该粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是()A可能在区域B可能在区域C可能在区域 D可能在区域解析：选A粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的粒子产生斥力，故原子核不会在区；如果原子核在、区，粒子会向区偏；如原子核在区，可能会出现如题图所示的轨迹，故应选A二、多项选择题关于粒子散射实验的解释有下列几种说法，其中正确的是()A从粒子的散射实验数据，可以估计出原子核的大小B极少数粒子发生大角度的散射的事实，表明原子中有一个质量很大而体积很小的带正电的核C原子核带的正电荷数等于它的原子序数D绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中正电荷是均匀分布的解析：选ABC从粒子的散射实验数据，可以估计出原子核的大小，A项正确极少数粒子发生大角度的散射的事实，表明原子中有一个质量很大而体积很小的带正电的核，B项正确由实验数据可知原子核带的正电荷数等于它的原子序数，C项正确绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，表明原子中是比较空旷的，D项错误在粒子的散射实验中，当粒子最接近金原子核时，粒子符合下列哪种情况()A动能最小B电势能最小C粒子与金原子核组成的系统的能量最小D所受金原子核的斥力最大解析：选AD粒子接近原子核时库仑斥力做负功，粒子的动能减小；粒子远离原子核时库仑斥力做正功，粒子的动能又增大，故当粒子最接近原子核时动能最小，A对；系统只有电场力做功，电势能与动能之和守恒，粒子动能最小时，电势能应最大，B错；系统的能量是守恒的，C错；粒子最接近金原子核时，粒子与金原子核间的距离最小，由库仑定律知粒子所受金原子核的库仑斥力最大，D对10在粒子散射实验中，如果一个粒子跟金箔中的电子相撞，则()A粒子的动能和动量几乎没有损失B粒子将损失大部分动能和动量C粒子不会发生显著的偏转D粒子将发生较大角度的偏转解析：选AC电子的质量远小于粒子的质量，两者发生碰撞时，对粒子的动能和动量几乎没有影响，选项A、C正确三、非选择题粒子散射实验是让粒子射向金箔去碰撞金原子，结果发现：大部分粒子穿过金箔后不发生偏转，少数粒子发生偏转，有的偏转角很大，问：(1)为什么有的粒子会发生大角度的偏转？(2)已知金的原子序数为79，当粒子距原子中心为101013 m时受到的库仑力多大？解析：(1)按照卢瑟福的原子核式结构模型，原子中全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的原子核上，核外分布着带负电荷的电子，当粒子穿过金原子时，如果离核很远，受到原子核的库仑力就很小，运动方向的改变就很小但是，有少数粒子穿过金原子时，离核很近，这些粒