2.原子的核式结构模型

高中物理 选修3 5 教科版 2 2原子的核式结构模型 目标定位 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 图2 2 1 球体 正电荷 电子 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 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 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 偏转 但有些 粒子发生了 偏转 大约1 8000的 粒子偏转角度 个别的甚至接近 粒子 氢原子 很小的 较大的 超过了90 180 3 卢瑟福的核式结构模型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 三 原子核的电荷与尺度1 原子内的电荷关系各种元素的原子核的电荷数与原子内含有的 相等 非常接近它们的 2 原子核的组成原子核是由 组成的 原子核的电荷数就等于原子核中的 原子核 正电荷 质量 电子 电子数 原子序数 质子和中子 质子数 3 原子核的大小对于一般的原子核 实验确定的原子核半径R的数量级为 而整个原子半径的数量级是 因而原子内部十分 空旷 四 经典理论的困难卢瑟福的核式结构模型正确地指出了 的存在 很好地解释了 但是 经典的物理学既无法解释原子的 又无法解释原子发光频谱的 特征 10 15m 10 10m 原子核 粒子散射实验 稳定性 分立 一 对 粒子散射实验的理解1 装置 放射源 金箔 荧光屏等 如图2 2 2所示 图2 2 2 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 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 4 汤姆孙的原子模型不能解释 粒子的大角度散射 例1 如图2 2 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2 2 3 A 相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多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ABC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正确 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D错 B C对 借题发挥解决 粒子散射实验问题的技巧 1 熟记装置及原理 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 汤姆孙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 2013 福建高考 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 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2 2 4所示 3 数量级 原子的半径数量级为10 10m 原子核半径的数量级为10 15m 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10 15 图2 2 4 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10 10m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孙模型 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10 15m 而原子直径的数量级为10 10m 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