高二物理选修3-5 18.2 原子的核式结构模型

18.2原子的核式结构,第十八章原子结构,电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，几乎占有原子的全部质量。me=9.10910-31Kge=1.60210-19C,历史回顾,J.J.汤姆孙，1857-1940，英国物理学家，电子的发现者。并测出电子的电荷与质量的比值，1906年获诺贝尔物理学奖。,思考：那么，这两种物质是怎样构成原子的呢？,汤姆孙认为：原子是一个球体；正电荷均匀分布在整个球内，而电子都象枣核那样镶嵌在内。,一、汤姆孙的原子模型,“枣糕模型”,19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了粒子散射实验。,二.粒子散射实验,高速粒子,荧光屏,卢瑟福,二.粒子散射实验,1.实验装置,放射源放射性元素钋（Po）放出粒子，粒子是氦核，带2e正电荷，质量是氢原子的4倍，具有较大的动能。金箔作为靶子，厚度1m,重叠了3000层左右的金原子。荧光屏粒子打在上面发出闪光。显微镜通过显微镜观察闪光，且可360转动观察不同角度粒子的到达情况。,1、电子质量很小，对粒子的运动方向不会发生明显影响；2、由于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，故粒子偏转角度不会很大,卢瑟福根据他的导师汤姆生模型估测实验结果：,粒子散射实验,1、绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进。2、但少数粒子发生了较大的偏转。3、有极少数粒子的偏转超过了90，有的甚至几乎达到180。,卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“它好比你对一张纸发射炮弹，结果被反弹回来而打到自己身上”,粒子散射实验现象：,汤姆逊枣糕原子模型无法解释此现象！,思考：原子内部究竟是什么样的结构，才有可能造成这样的实验结果呢？,绝大多数粒子基本不偏转：表明：少数粒子发生较大偏转：表明：极少数粒子被弹回：表明：,原子内部绝大部分是“空”的。,原子内部有“正电荷集中”的区域。,作用力很大，质量很大的核。,1、在原子中心有一个很小的核，叫原子核2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转,三、原子的核式结构的提出,粒子穿过原子时，电子对粒子运动的影响很小，影响粒子运动的主要是带正电的原子核。而绝大多数的粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转。,三.原子的核式结构的提出,对粒子散射实验现象解释,四、原子核的尺度与电荷,根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。1）原子的半径约为10-10m、原子核半径约是10-15m，原子核的体积只占原子的体积的十万分之一。,体育场,根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：,原子,原子核,原子半径：10-10m原子核半径：10-1510-14m,2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。,1、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的粒子的运动情况是（）A、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进B、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回C、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回D、全部粒子都发生很大偏转,B,【课堂练习】,2：卢瑟福粒子散射实验的结果（）A、证明了质子的存在B、证明了原子核是由质子和中子组成的C、说明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上D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动,C,【课堂练习】,答案：BC,3、当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的？,【课堂练习】,4.卢瑟福对粒子散射实验的解释是（）A.使粒子产生偏转的力主要是原子中电子对粒子的作用力；B.使粒子产生偏转的力主要是库仑力；C.原子核很小，粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进；D.能产生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子。,BCD,【课堂练习】,5.在粒子散射实验中，如果一个粒子跟金箔中的电子相撞，则()A.粒子的动能和动量几乎没有损失。B.粒子将损失部分动能和动量。C.粒子不会发生显著的偏转。D.粒子将发生较大角度的偏转。,AC,【课堂练