182原子的核式结构模型

如皋市薛窑中学09-10学年高二物理教学案 18.2 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，认识粒子散射实验的重大意义及原子核式结构模型的主要内容。活动过程活动一：了解原子结构模型的演变1英国道尔顿实心球模型（认为原子是组成物质的最小的单位）2.汤姆逊原子结构模型枣糕式原子模型（或西瓜模型）（原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里面）。遇到障碍：不能解释电子容易穿透原子。3.卢瑟福原子有核模型卫星模型（原子核像太阳，电子像行星围绕核运行） 4. 玻尔原子结构模型分层模型（电子在固定的轨道上分层运动） 5.现代科学家认为的原子模型电子云模型（电子像云雾笼罩在原子核的周围）活动二：理解粒子散射实验1.装置介绍放射源：放射性元素镭置于铅盒内，只开一个小孔，使粒子只沿一个确定方向高速出来，粒子具有足够的能量，可以接近原子中心，还可以使荧光物质发光。选用粒子射击金箔来研究原子结构原因：这是因为粒子速度很大，具有足够的能量，可以深入到原子内部；粒子带正电，原子中的正、负电荷对它都有库仑力的作用，可以改变它的运动方向，使平行的粒子束变为发散的粒子束；粒子打在荧光物质（如硫化锌等）上能使荧光物质发光，每个打到荧光屏上的粒子，都会产生一次闪烁，可以观察到粒子的散射情况。金箔：在放射源和荧光屏之间放入金箔，根据荧光屏上出现亮点的位置可以知道粒子穿过原子后的偏转情况。选用金箔作为“靶”的优点如下：延展性好电荷数多质量数大 显微镜：在荧光屏的后面，起放大作用，更容易观察。显微镜和荧光屏可以在以金箔为中心的一个圆周上运动，统计在各个不同位置相同时间内接收到的光子数就可以确定粒子穿过金原子后的偏转情况。整个装置置于一抽成真空的容器中，是为了减小空气分子对粒子的阻碍作用。2.根据汤姆生枣糕模型，我们很容易得到实验预想结果如下：（1）电子质量很小，对粒子的影响很小。（就象飞行的子弹碰到尘埃，运动的方向不会发生明显的变化）（2）正电荷在核内均匀分布，粒子穿过时，受到的大部分的力互相抵消，因而使粒子偏转的力不会很大。所以粒子穿过金箔后不会出现大角度偏转。3.实际观察到的实验现象：（1） 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进原因是核小，粒子靠近和的机会小，绝大多数粒子从远离原子核的地方直接穿过。（2） 粒子穿过金箔后发生了较大的偏转原因是原子内部有“核”存在，粒子途经金原子核附近时，受到斥力而稍微改变了运动方向。（3） 粒子偏转超过了90，有的甚至几乎达到180，象被金箔弹了回来。原因是原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，且当粒子正面撞击原子核时作用力很大，否则，粒子大角度散射是不可能的。这说明原子内部质量和正电荷分布都应该是集中的。综上可得：原子中心带正电部分体积很小，但几乎占有全部质量。4.实验意义：（1）否定了汤姆生的汤姆生枣糕式原子结构模型（2）提出了原子核式结构模型活动三：了解卢瑟福的原子核式模型1.模型内容：2模型的三个特点：（1）核很小，知道粒子的初动能和核电荷，就可以计算当粒子与原子核发生对心碰撞时可能达到的离原子核的最小距离（这时粒子的动能完全转化为核电场中的电势能）这个最小距离可达约为10-1510-14m。原子的半径大约是10-10m，所以原子核的半径只相当于原子半径的万分之一（原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一）。如果把原子比作直径100m的大球，原子核只相当于大球中间的一粒米粒！（2）核很重，原子核集中了全部正电荷，原子的质量几乎全部集中在核里，因此原子核的密度非常大，如果1立方厘米的体积中完全充满原子核，那么它的质量将有107吨！（107吨，若用载重10吨的汽车来运，需要107辆！）（3）电子绕核作圆周运动，库仑力提供向心力。3卢瑟福的原子核式结构模型的优缺点：（1）成功地解释了 。（2）遇到障碍：核式结构学说与经典电磁理论的矛盾（见课本P56）。4说明：现代科学家认为电子的运动具有以下几大特征:(1)质量很小(9.10910-31kg)；(2)运动空间范围小(直径约10-10m) ；(3)运动速度快(接近光速)。因此，电子的运动特征就与宏观物体的运动有着极大的不同一一它没有确定的轨道。活动四：了解原子核的构成1.原子的组成：由位于原子中心带正电的 和核外带负电的 组成。2原子核的组成：原子核是由带正电的 和不带电的 组成的， 和 统称为核子，质子带一个单位正电荷，电荷数为 ，质量数也是 ；中子不带电，电荷数是 ，质量数是 。小结：在原子中电荷数 = = = 原子序数。质量数 = + 。图示：如果用X的形式表示一个质量数为A、质子数为Z的原子，那么组成原子的粒子间的关系可以表达为:质子 Z个原子核中子 （A-Z）个核外电子 原子XZ个质量关系：质量数（A）质子数（Z）中子数（N）3.表示方法：原子核的符号为，其中X为元素符号，A为核的质量数，Z为核的电荷数。如：电子的符号是 ，质子的符号是 ，中子的符号是。4.构成原子的微粒-电子、质子和中子的基本数据：微粒 电子质子中子质量(kg)9.10910311.67310271.6751027相对质量0.0054841.0071.008电量(C)1.60210191.60210190电荷-1+105.同位素质子数 、中子数 的原子，原子序数 ，在元素周期表上具有 的位置，互称同位素。它们核外电子的数目和分布情况 ，决定它们的化学性质 ；它