高中物理第三章原子结构之谜3.2原子的结构教学案粤教版选修3_5.doc

第二节原子的结构目标定位1.了解原子结构模型的建立.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.4.能说出原子和原子核大小的数量级一、“葡萄干布丁”模型1汤姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一个球体，带正电的部分均匀分布在整个球内电子像布丁里的葡萄干一样镶嵌在原子里(如图1所示)图12汤姆生的模型能解释一些实验事实，如利用电子的简谐振动定性解释某些光辐射二、粒子散射实验1实验装置(1)放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射粒子粒子：带正电，q2e，质量约为氢原子的4倍(2)金箔：厚度极小，(虽然很薄但仍有几千层原子)(3)显微镜：能够在围绕金箔的水平面内转动观察2实验结论(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；(2)少数粒子发生了较大的偏转；(3)极少数粒子的偏转角超过90，有的甚至几乎达到180.3实验意义(1)否定了汤姆生的原子结构模型(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级三、原子的核式结构的提出1核式结构模型：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转2原子半径大约为1010 m.3原子核的半径大约为10151014 m相当于原子半径的万分之一预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对粒子散射实验的理解1实验装置示意图(如图2)图22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粒子散射实验与汤姆生的原子模型的冲突分析分析否定的原因(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，按照汤姆生原子模型，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，更不可能使粒子反向弹回，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【例1】如图3为卢瑟福所做的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3A相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最少B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A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C解析在卢瑟福粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，故A错误；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错误，C正确借题发挥解决粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理(2)理解建立核式结构模型的要点核外电子不会使粒子的速度发生明显改变汤姆生的原子模型不能解释粒子的大角度散射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、电量均比它本身大得多的物体的作用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，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内针对训练1在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，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() 答案C解析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对二、卢瑟福原子核式结构模型1内容在原子中心有一个很小的核，叫原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转2对粒子散射实验现象的解释(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，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，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4所示 图43数量级原子的半径大约为1010 m，原子核的半径大约为10151014 m.【例2】下列对原子结构的认识中，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，向心力为库仑力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D解析卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为1015 m，而原子直径的数量级为1010 m，是原子核直径的十万倍，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库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.针对训练2在卢瑟福粒子散射实验中，只有少数粒子发生了大角度偏转，其原因是()A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B正电荷在原子内是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子的质量在原子核内是均匀分布的答案A解析本题考查了学生对粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符.粒子散射实验的理解1在粒子散射实验中，选用金箔的原因下列说法不正确的是()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B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；金核半径大，易形成大角度散射，D正确2对粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有()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如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象D实验装置放在空气中和真空中都可以答案A解析实验所用的金箔的厚度极小，如果金箔的厚度过大，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项错；如果改用铝箔，由于铝核的质量仍远大于粒子的质量，散射现象仍然发生，C项错；空气的流动及空气中有许多漂浮的分子，会对粒子的运动产生影响，实验装置是放在真空中进行的，D项错故正确选项为A. 原子的核式结构模型3(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AD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，由此可见，B、C选项错误，A、D选项正确4(多选)卢瑟福对粒子散射实验的解释是()A使粒子产生偏转的主要原因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能发生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核较远的粒子答案BC解析原子核带正电，与粒子间存在库仑力，当粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C对，D错误(时间：60分钟)题组一对粒子散射实验的理解1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，粒子碰撞不到电子答案C解析粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有粒子质量的七千分之一，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，故正确选项是C.2在粒子散射实验中，使少数粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的()A万有引力 B库仑力C磁场力 D核力答案B解析由于粒子与原子核间万有引力非常小，不可能使其发生大角度散射，而原子核可认为不动，不会产生磁场，而核力只发生在原子核内相邻的质子、中子之间，不可能对粒子产生作用，而粒子与原子核间的库仑力很强，它是产生大角度偏转的原因故B正确，A、C、D错误3卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用粒子轰击金箔，实验中发现粒子()A全部穿过或发生很小偏转B绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D全部发生很大偏转答案B解析卢瑟福的粒子散射实验结果是绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误；粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180，故选项B正确，选项C、D错误4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() 答案D解析粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲的就越小，故D对5当粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是()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粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案B解析粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D错误题组二卢瑟福的核式结构模型6(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是()A原子是一个质量分布均匀的球体B原子的质量几乎全部集中在原子核内C原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D原子半径的数量级是1010 m，原子核半径的数量级是1015 m答案BD解析根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、D正确7(多选)粒子散射实验中，当粒子最接近原子核时，粒子符合下列哪种情况()A动能最小B势能最小C粒子与金原子组成的系统的能量小D所受原子核的斥力最大答案AD解析该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点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8.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1所示，图中P、Q两点为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨道相切的直线两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法正确的是()图1A可能在区域 B可能在区域C可能在区域 D可能在区域答案A解析因为粒子与此原子核之间存在着斥力，如果原子核在、或区，粒子均应向区偏折，所以不可能9已知电子质量为9.11031kg，带电荷量为1.61019 C，若氢原子核外电子绕核旋转时的