原子的核式结构模型

1、历史背景：历史背景：1、公元前五世纪、公元前五世纪 希腊哲学家德谟克利特指出物质是由不可分希腊哲学家德谟克利特指出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成。割的微粒（叫原子）组成。2、1718世纪世纪 道尔顿道尔顿 提出了近代原子学说提出了近代原子学说3、19世纪末世纪末 原子是组成物质的最小微粒。人们通过化学原子是组成物质的最小微粒。人们通过化学反应的事实证实了物质的原子性结构，认为原子反应的事实证实了物质的原子性结构，认为原子是组成物质最小微粒是组成物质最小微粒4、1897年汤姆生发现电子年汤姆生发现电子导入新课导入新课 汤姆逊发现电子之后，对于原子汤姆逊发现电子之后，对于原子中正负电荷的分布

2、情况进行了进一步中正负电荷的分布情况进行了进一步的探究，提出了许多模型，比如，原的探究，提出了许多模型，比如，原子是一个球体，正电荷弥漫性的均匀子是一个球体，正电荷弥漫性的均匀分布整个球体内，电子镶嵌其中形象分布整个球体内，电子镶嵌其中形象的称为的称为“西瓜模型西瓜模型”或或“枣糕模型枣糕模型”。原子原子 ( (中性中性) )电子电子( (一一) )正电荷正电荷? ?设想设想汤姆生原子模型汤姆生原子模型西瓜模型西瓜模型枣糕模型枣糕模型 在汤姆生的原子在汤姆生的原子模型中，原子是一个模型中，原子是一个球体；正电核均匀分球体；正电核均匀分布在整个球内，而电布在整个球内，而电子就象葡萄干镶嵌在子就象

3、葡萄干镶嵌在蛋糕里那样镶嵌在原蛋糕里那样镶嵌在原子里面子里面电子电子正电荷正电荷第十八章原子结构第十八章原子结构 通过对通过对粒子散射实验结果的讨论与交粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。论的逻辑推理能力。 通过核式结构模型的建立，体会建立模通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。化及其在物理学发展过程中的作用。 了解研究微观现象。了解研究微观现象。2 2、过程与方法观、过程与方法观 了解原子结构模型建立的历史

4、过程及各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。种模型建立的依据。 知道知道粒子散射实验的实验方法和实验粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。现象，及原子核式结构模型的主要内容。教学目标教学目标1 1、知识与技能、知识与技能 通过对原子模型演变的历史的学习，感受通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。尊重事实、尊重科学的科学精神。 通过对原子结构的认识的不断深入，使学通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和生认识到人

5、类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。对科学发展的重要意义。3 3、情感态度与价值观、情感态度与价值观重点重点 引导学生小组自主思考讨论在于对粒子散引导学生小组自主思考讨论在于对粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构。得出原子的核式结构。难点难点 引导学生小组自主思考讨论在于对引导学生小组自主思考讨论在于对粒子粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构。得出原子的核式结构。

6、教学重难点教学重难点 在教学中渗透和让学生体会物理学研究方在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法；方法和微观粒子的碰撞方法；本节导航本节导航一、一、 粒子散射实验粒子散射实验二、原子核的电荷与尺度二、原子核的电荷与尺度一、一、粒子散射实验粒子散射实验 卢瑟福（卢瑟福（Lusefu），），在他在他66年的生涯中，他阐年的生涯中，他阐述了放射性衰变的理论，述了放射性衰变的理论，鉴定出鉴定出、粒子和粒子和射线射线，发现了原子核，第一次，发现了原子核，第一次用人工的方法将一种元素用人工的方法将一种元素转变

7、为另一种元素。直接转变为另一种元素。直接培养了培养了11名诺贝尔奖获得名诺贝尔奖获得者。者。 后人说他是第一个进后人说他是第一个进入复杂宇宙原子内的探索入复杂宇宙原子内的探索者。者。卢瑟福卢瑟福 根据汤姆生模型计算根据汤姆生模型计算的结果：的结果：1、电子质量、电子质量很小，对很小，对 粒子的运动粒子的运动方向不会发生明显影响；方向不会发生明显影响；2、由于正电荷均匀分、由于正电荷均匀分布，布， 粒子所受库仑力粒子所受库仑力也很小，故也很小，故 粒子偏转粒子偏转角度不会很大角度不会很大著名的著名的粒子散射实验粒子散射实验卢卢瑟瑟福福 19091911年，英年，英国物理学家卢瑟福和国物理学家卢瑟

8、福和他的助手们进行了他的助手们进行了 粒子散射实验粒子散射实验 2、实验现象：、实验现象：粒子穿过金箔后粒子穿过金箔后,基本上沿原方向基本上沿原方向前进前进粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转粒子偏转角度超过粒子偏转角度超过900 ,有的甚至达有的甚至达到到1800.说明：说明： （1）原子中绝大部分是空的）原子中绝大部分是空的 （2） 粒子受到较大的库仑力作用粒子受到较大的库仑力作用 （3）粒子在原子中碰到了比他质量大得多粒子在原子中碰到了比他质量大得多的东西的东西1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在

9、原、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里子核里3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转、带负电的电子在核外空间绕着核旋转卢瑟福提卢瑟福提出的原子出的原子核式结构核式结构 1、一微米厚的金箔内含、一微米厚的金箔内含3000层层原子层，绝大多数原子层，绝大多数粒子穿过金箔仍沿粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？原方向前进说明什么？ 2、少数、少数粒子的大角度偏转甚至粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？反弹是怎么造成的？二、原子核的电荷二、原子核的电荷与尺度与尺度m15101、确定各种元素原子核的电荷、确定各种元素原子核的电荷2、估算原子尺度、估算原子尺度 原子半径原子半径 数量级数量级 原

10、子核半径原子核半径 数量级数量级m1010 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分部是十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：体育体育场场原子原子原子原子核核原子如果相当于直径约为原子如果相当于直径约为百米的体育场大小；则原百米的体育场大小；则原子核的直径相当于毫米大子核的直径相当于毫米大小的露珠；小的露珠；动画：动画：粒子散射粒子散射课堂小结课堂小结 实验中发现极少数实验中发现极少数粒子发生了大角度偏转，粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中某个地粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多

11、的物体方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见：的作用，可见： 1.原子中的正电荷、质量应都集中在一个中原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。心上。 绝大多数绝大多数粒子不偏移粒子不偏移原子内部绝大部分是原子内部绝大部分是“空空”的。的。 2.少数少数粒子发生较大偏转粒子发生较大偏转原子内部有原子内部有“核核”存在。存在。 3.极少数极少数粒子被弹回粒子被弹回表明：作用力很大；质量很大；电量集中。表明：作用力很大；质量很大；电量集中。原原 子子原原 子核子核电电 子子中中 子子质质 子子质量数质量数A=中子数中子数+核外电子数核外电子数原子序数原子序数核电核数核电核数质子数质子

12、数Z高考链接高考链接 1、（、（1996上海一上海一1）根据卢瑟福的原子核）根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是（式结构模型，下列说法正确的是（ ） A.原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内内 B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内子范围内 D.原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内小的区域范围内 D 2、（、（1997全国全国1）在卢瑟福的）在卢瑟福的a粒子散射实验粒

13、子散射实验中中,有少数有少数a粒子发生大角度偏转粒子发生大角度偏转,其原因（其原因（ ） A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子中存在着带负电的电子原子中存在着带负电的电子 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中原子只能处于一系列不连续的能量状态中 C 3、（、（2003江苏江苏1）下列说法中正确的是）下列说法中正确的是 （ ） A.质子与中子的质量不等，但质量数相等质子与中子的质量不等，但质量数相等 B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于两个质子之间，不管距离

14、如何，核力总是大于库仑力库仑力 C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同数可以不同 D.除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力作用力 C课堂练习课堂练习 1、在、在粒子散射实验中，使少数粒子散射实验中，使少数粒子产粒子产生大角度偏转的作用力是原子核对生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的：粒子的：（ ） A.万有引力万有引力 B.库仑力库仑力 C.磁场力磁场力 D.核力。核力。B 2、从、从粒子散射实验结果出发推出的下粒子散射实验结果出发推出的下列结论中正确的是：（列结论中正确的是：（ ） A.

15、说明说明粒子的速度很大粒子的速度很大 B.说明说明粒子的质量比金原子还大粒子的质量比金原子还大 C.说明金原子的内部大部分是空的说明金原子的内部大部分是空的 D.说明金原子也是个球体。说明金原子也是个球体。C 3、关于卢瑟福原子核式结构学说的内容，、关于卢瑟福原子核式结构学说的内容，下述正确的是：（下述正确的是：（ ） A.原子是一个质量均匀分布的球体原子是一个质量均匀分布的球体 B.原子的质量几乎全部集中在原子的质量几乎全部集中在 原子核内原子核内 C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核原子的正电荷全部集中在一个很小的核内内 D.原子核的半径约为原子核的半径约为10-10m。BCBC 4、关

16、于卢瑟福原子的核式结构模型的内、关于卢瑟福原子的核式结构模型的内容容,下述说法正确的是下述说法正确的是: （ ） A原子是一个质量分布均匀的球体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很小的核原子的质量几乎全部集中在很小的核内内 C原子的全部正电荷都集中在原原子的全部正电荷都集中在原 D原子核是由中子和质子组成的原子核是由中子和质子组成的 1、答：反射源、答：反射源:粒子粒子 金箔：被金箔：被粒子轰出的物质。粒子轰出的物质。 带有荧光屏的放大镜。整个装置置于真空中带有荧光屏的放大镜。整个装置置于真空中粒子打在银光屏上有微弱的光，由于放大镜能粒子打在银光屏上有微弱的光，由于放大镜

17、能够围绕金箔在一个圆周内运动，因此可以通过它够围绕金箔在一个圆周内运动，因此可以通过它观察到穿过金箔后偏转角度不同的观察到穿过金箔后偏转角度不同的粒子。粒子。教材习题解答教材习题解答 观察到的现象是观察到的现象是: :绝大多数绝大多数粒子穿过粒子穿过金箔后基本上沿着原来方向前进，少数金箔后基本上沿着原来方向前进，少数粒粒子发生了大角度偏转，偏转超过了子发生了大角度偏转，偏转超过了9090度，像度，像是被弹了回来去。是被弹了回来去。 2、答：电子质量很小，比、答：电子质量很小，比粒子的质量粒子的质量小的多，小的多， 粒子金箔原子内的电子，运动方粒子金箔原子内的电子，运动方向就不会发生明显变化。汤

18、姆逊模型认为正向就不会发生明显变化。汤姆逊模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此当电荷在原子内是均匀分布的，因此当粒子粒子粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，使有相当大一部分互相抵消，使粒子偏转的粒子偏转的力不是很大不会有大角度偏转。所以，汤姆力不是很大不会有大角度偏转。所以，汤姆逊模型不能解释逊模型不能解释粒子的大角度散射。粒子的大角度散射。 3、答：卢瑟福的原子结构模型是：在原子、答：卢瑟福的原子结构模型是：在原子的中间有一个很小的核叫做原子核，原子的全部的中间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与原子核当中，带正电荷和几乎全部质量都集中与原子核当中，带负电的电子在核外空间里饶核旋转。负电的电子在核外空间里饶核旋转。 原子核式结构的依据是原子核式结构的依据是粒子散射实验，粒子散射实验，粒子穿过原子时，电子对它的运动影响很小，影粒子穿过原子时，电子对它的运动影响很小，影响响粒子运动的主体是原子核，粒子运动的主体是原子核，粒子进入原子粒子进入原子区域后，由于原子核很小，大部分区域后，由于原子核很小，大部分粒子离核较粒子离核较远收到的库伦力很小，运动方向几乎不变，极少远收