教科版选修35 第二章 2原子的核式结构模型 学案.docx

2原子的核式结构模型学习目标1.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据.2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象.3.知道原子核式结构模型的主要内容一、汤姆孙的原子模型汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中图1如图1所示为汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子汤姆孙的原子模型被称为枣糕模型该模型能解释一些实验现象，但后来被粒子散射实验否定了二、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，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍2实验结果绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转，但有些粒子发生了较大的偏转，大约的粒子偏转角度超过了90，个别的甚至接近180.三、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体积很小、带正电荷的核，而电子在核外绕核运动原子核虽小，但几乎集中了原子的所有质量2原子核的尺度原子核的直径约为1015_m，只有原子直径的.四、原子的核式结构模型与经典理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了粒子散射实验，但是，经典的物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子发光频谱的分立特征即学即用判断下列说法的正误(1)汤姆孙的枣糕模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内()(2)粒子带有一个单位的正电荷，质量为氢原子质量的2倍()(3)粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型()(4)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动()(5)原子核的电荷数等于核中的中子数()(6)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷()一、对粒子散射实验的理解与分析导学探究如图2所示为1909年英籍新西兰物理学家卢瑟福及盖革进行粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：图2(1)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？(2)实验现象如何？(3)少数粒子发生大角度散射的原因是什么？答案(1)粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的粒子带荧光屏的放大镜：观察粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光实验过程：粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对粒子有库仑力的作用，一些粒子会改变原来的运动方向带有放大镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的粒子的数目(2)粒子散射实验的实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90.(3)粒子带正电，粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射知识深化1实验现象(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180.2理解(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变(2)汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射(3)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用(4)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内例1如图3所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况下列说法中正确的是()图3a在图中的a、b两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多b在图中的b位置进行观察，屏上观察不到任何闪光c卢瑟福选用不同重金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似d粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反弹答案c解析粒子散射实验现象：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子有大角度散射所以a处观察到的粒子数多，b处观察到的粒子数少，所以选项a、b错误粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项d错误，c正确解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置的组成及各部分的作用(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”粒子的运动情况及原因二、原子的核式结构模型与原子核的组成导学探究如图4所示为原子核式结构模型的粒子散射图景图4(1)为什么绝大多数的粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来运动方向前进？(2)为什么少数的粒子穿过金箔后，发生了大角度的偏转？答案(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作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转知识深化1原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的对比：核式结构模型枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数3原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数4原子核的大小：原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的1015.例2(多选)根据卢瑟福的原子的核式结构理论，下列对原子结构的认识中，正确的是()a原子中绝大部分是空的，原子核很小b电子在核外运动，库仑力提供向心力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答案abc解析卢瑟福粒子散射实验的结果否定了汤姆孙的原子模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核半径的数量级为1015 m，原子半径的数量级为1010 m，原子半径是原子核半径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以a、b、c正确，d错误1(两种原子模型的认识)人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图5所示下列说法中正确的是()图5a粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关b科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型c科学家通过粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型d科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型答案b解析粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型2(粒子散射实验现象的认识)(多选)如图6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，下述说法中正确的是()图6a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位置时稍少些c放在d位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少d放在c、d位置时屏上观察不到闪光答案ac解析在粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，故a对；少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度大于90，极个别粒子反弹回来，所以在b位置只能观察到少数的闪光，在c、d两位置能观察到的闪光次数极少，故b、d错，c对3(粒子散射实验现象的解释)(多选)关于粒子的散射实验，下列说法中正确的是()a该实验说明原子中正电荷是均匀分布的b粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用c只有少数粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上d卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构理论答案bcd解析粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的物质存在；二是这一物质带有较大的正电荷；三是这一物质的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故a错误，b、c正确；卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，d正确4(原子的核式结构模型)(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质量都集中在原子核内d带负电的电子在核外绕着核旋转答案acd解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，b选项错误，a、c、d选项正确5(对粒子散射实验的理解)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，其偏转轨道可能是下图中的()答案d解析粒子离金原子核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项d正确一、选择题考点一粒子散射实验1关于粒子散射实验，下列说法不正确的是()a该实验在真空环境中进行b带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动c荧光屏上的闪光是散射的粒子打在荧光屏上形成的d荧光屏只有正对粒子源发出的射线方向上才有闪光答案d2(多选)在粒子散射实验中，选用金箔的原因下列说法正确的是()a金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔b金核不带电c金原子核质量大，被粒子轰击后不易移动d金核半径大，易形成大角度散射答案acd解析粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，粒子很容易穿过，a正确金原子核质量大，被粒子轰击后不易移动，c正确金核带正电，半径大，易形成大角度散射，d正确，b错误3关于粒子散射实验()a绝大多数粒子经过金箔后，发生了大角度的偏转b粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少c粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加d对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小答案d解析由于原子核很小，粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数粒子基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度的偏转，从粒子的散射实验的数据可以估算出原子核直径的大小约为1015 m，由此可知a错误，d正确；粒子向原子核射去，当粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少，所以选项b、c错误4(多选)用粒子撞击金原子核发生散射，图1中关于粒子的运动轨迹正确的是()图1aa bb cc dd答案cd解析粒子受金原子核的排斥力，方向沿两者连线方向，运动轨迹弯向受力方向的一侧，a、b均错误；离原子核越近，粒子受到斥力越大，偏转程度越大，c、d正确考点二卢瑟福的核式结构模型5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，电子是均匀分布的c粒子和电子碰撞损失的能量极少，可忽略不计d电子很小，粒子碰撞不到电子答案c解析在粒子散射实验中，电子与粒子存在相互作用，a错误；电子质量只有粒子的，电子与粒子碰撞后，电子对粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可忽略不计，c正确，b、d错误6(多选)粒子散射实验中，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答案ad解析粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒根据库仑定律，距离最近时，斥力最大二、非选择题7(粒子散射实验的估算)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