高中物理 第三章 原子结构之谜 3.2 原子的结构课件 粤教版选修35.ppt

第二节原子的结构 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 二 一 一 粒子散射实验1 实验方法 用 放射源放射的 粒子束轰击金箔 利用荧光屏接收 探测通过金箔后的 粒子分布情况 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 但少数 粒子发生了较大的偏转 并且有极少数 粒子的偏转超过了90 有的甚至几乎达到180 目标导航 预习导引 二 一 如何用原子的核式结构模型对 粒子散射实验结果进行解释 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 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 目标导航 二 一 预习导引 二 原子的核式结构的提出1 汤姆生的原子结构模型 葡萄干布丁模型 2 原子的核式结构的提出 1 卢瑟福的原子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 核式结构模型能够解释 粒子散射实验 3 原子核的大小原子核的半径约为10 15 10 14m 原子半径大约是10 10m 一 一 粒子散射实验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 迁移应用 典题例解 知识精要 思考探究 二 一 知识精要 迁移应用 思考探究 典题例解 在 粒子散射实验中为什么选用金箔 答案 1 金的延展性好 容易做成很薄很薄 实验用的金箔厚度大约是10 7m 2 金原子带的正电荷多 与 粒子间的库仑力大 3 金原子质量大约是 粒子质量的50倍 因而惯性大 粒子的运动状态容易改变 金原子的运动状态不容易改变 二 一 知识精要 迁移应用 典题例解 思考探究 例1 2015安徽理综 图示是 粒子 氦原子核 被重金属原子核散射的运动轨迹 m n p q是轨迹上的四点 在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动 图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是 a m点b n点c p点d q点 解析 粒子在某点时的加速度方向 应沿该点和重金属原子核所在位置的连线 且指向轨迹的内侧 选项c正确 答案 c 二 迁移应用 典题例解 知识精要 思考探究 一 二 多选 在 粒子散射实验中 我们并没有考虑 粒子跟电子碰撞 这是因为 a 电子体积非常小 以至于 粒子碰不到它b 粒子跟电子碰撞时 损失的能量很小 可以忽略c 粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消d 电子在核外均匀分布 所以 粒子受电子作用的合外力为零 答案 bd解析 粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰 粒子几乎不损失能量 且电子在核外均匀分布 对 粒子的库仑引力的合力几乎为零 不会改变 粒子的运动轨迹 迁移应用 典题例解 知识精要 一 二 二 原子的核式结构模型1 原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别 2 原子核的尺度 粒子散射的实验数据 可以估计原子核的半径数量级为10 15m 不同元素原子核的半径略有不同 原子半径约为10 10m 原子核半径只相当于原子半径的十万分之一 可见 原子很小 原子核更小 迁移应用 典题例解 知识精要 一 3 原子的核式结构模型对 粒子散射实验的解释按卢瑟福的原子结构模型 核式结构 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 运动方向改变极少 由于原子核很小 这种机会就很多 所以绝大多数 粒子不发生偏转 只有当 粒子十分接近原子核穿过时 才受到很大的库仑斥力 偏转角才很大 而这种机会很少 如果 粒子几乎正对着原子核射来 偏转角就几乎达到180 这种机会极少 如图所示 二 知识精要 迁移应用 典题例解 一 思路分析 粒子与原子核间的作用力主要是库仑力 故由动能定理可知 当速度为零时 粒子距核最近 二 一 迁移应用 典题例解 知识精要 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模型 如图所示的平面示意图中 两条线表示某两个 粒子运动的轨迹 则沿轨迹 射向原子核的 粒子经过原子核后可能的运动轨迹为 a 轨迹ab 轨迹bc 轨迹cd 轨迹d 答案 a解析 轨迹c无偏转显然错误 偏转后轨迹应为曲线 轨迹b错误 粒子受原子核的斥力作用 轨迹d偏转方向错误 因此只有a正确 二 知识链接 案例探究 类题试解 1 解题依据和方法一解答与本节知识有关的试题 必须以三个实验的现象和从三个实验中发现的事实为基础 应明确以下几点 1 汤姆生发现了电子 说明原子是可分的 电子是原子的组成部分 2 卢瑟福 粒子散射实验 现象说明 原子中绝大部分是空的 原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上 3 卢瑟福用 粒子轰击原子核实验 发现了质子 2 解题依据和方法二根据原子的核式结构 结合前面所掌握的动能 电势能 库仑定律及能量守恒定律等知识 是综合分析解决有 粒子靠近原子核过程中 有关功 能的变化 加速度 速度的变化所必备的基础知识和应掌握的方法 知识链接 案例探究 类题试解 3 解题依据和方法三明确原子核中核电荷数 质子数 核外电子数以及元素的原子序数四种数的数值相等 以及原子的质量数与核子数相等 并等于质子数与中子数的和 它是分析解决实际问题的依据 案例探究 类题试解 多选 如图 粒子散射实验中 粒子穿过某一金原子核附近时的示意图 a b c三点分别位于两个等势面上 则以上说法正确的是 a 粒子在a处的速度比在b处的速度小b 粒子在b处的速度最大c 粒子在a c处的速度大小相等d 粒子在b处的速度比在c处的速度小 知识链接 案例探究 知识链接 类题试解 解析 由能量守恒定律可知 对于a b c三点 a c位于原子核形成的同一等势面上 电势能相同 故动能也相同 则a c两点速率相同 故c正确 由a到b 粒子克服库仑力做功 动能减小 电势能增大 故b点速度最小 d正确 a b错误 答案 cd 类题试解 案例探究 知识链接 如图 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