2018版高中物理第二章原子结构2.2原子的核式结构模型导学案教科版选修3-5

1、第2节原子的核式结构模型目标定位1. 了解a粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象 2 理解卢瑟福的原子核式结构模型.預习导学椚汉记鳥按一、a粒子散射实验1.实验装置(如图 1):源2.实验方法用由放射源发射的a粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的a粒子分布情况.3实验结果绝大多数a粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，但有少数_a粒子发生了较大的偏转,有极少数a粒子偏转角超过了 90,有的甚至被原路弹回，a粒子被反射回来的概率竟然 有8 000二、卢瑟福原子模型1核式结构模型原子内部有一个很小的核，叫做原子核,原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原 _子核内，带负电的电子

2、绕核运动原子的核式结构模型又被称为行星模型.2原子的大小：(1)原子直径数量级：10_10m.原子核直径数量级：10_15m.猱堂互动理晰深化探穽一、对a粒子散射实验的理解1装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图2 所示.22现象：(1)绝大多数的a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.(2) 少数a粒子发生较大的偏转.(3) 极少数a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)a粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，a粒子才能穿过.4.汤姆孙的原子模型不能解释a粒子的大角度散射.【例 1】(多选)如图 3 为卢瑟福所做的a粒子散射实验装置

3、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 3A.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 AC解析 在卢瑟福a粒子散射实验中，a粒子穿过金箔后，绝大多数a粒子仍沿原来的方向前进，故 A 正确；少数a粒子发生大角度偏转，极少数a粒子偏转角度大于 90,极个别a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 B、D 错，C 对.借题发挥 解决a粒子散射

4、实验问题的技巧1. 熟记实验装置及原理.2. 理解建立核式结构模型的要点.(1) 核外电子不会使a粒子的速度发生明显改变.(2) 汤姆孙的原子模型不能解释a粒子的大角度散射.(3) 少数a粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些a粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用.3(4)绝大多数a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、电荷量都集中在体积很小的核内.针对训练 1(多选)图 4用a粒子撞击金原子核发生散射，图4 中关于a粒子的运动轨迹正确的是()A.aB. bC. cD. d答案 CD解析a粒子受金原子核的排斥

5、力，方向沿两者的连线方向，运动轨迹弯向受力方向的一 侧，A B均错误；离原子核越近，a粒子受到的斥力越大，偏转越大， C、D 正确.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a粒子散射实验现象的解释(1) 当a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a粒子不发生偏转.(2) 只有当a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a粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180,这种

6、机会极小，如图5 所示.3.数量级：原子的半径数量级为1010m,原子核半径的数量级为1015m【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.原子核直径的数量级大约为10_10m4答案 D5解析 卢瑟福a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1015m,而原子直径的数量级为1010m,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

7、以本题应选D.针对训练 2 在卢瑟福a粒子散射实验中，只有少数a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. 正电荷在原子内是均匀分布的C. 原子中存在着带负电的电子D. 原子的质量在原子核内是均匀分布的答案 A解析 原子的核式结构正是建立在a粒子散射实验结果基础上的，C、D 的说法没有错，但与题意不符.对点练习a粒子散射实验的理解1.在a粒子的散射实验中，使少数a粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对a粒子的( )A.万有引力B.库仑力C.磁场力D.核力答案 B答案 D解析a粒子散射实验的原因是a粒子与金原子核间存在库仑斥力，因此仅有D 图

8、正确.原子的核式结构模型3.(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()2.英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击金箔,说，如图所示，O表示金原子核的位置，曲线为了解释实验结果， 提出了原子的核式结构学ab和cd表示经过金原子核附近的a粒子的6A. 原子的中心有个核，叫原子核B. 原子的正电荷均匀分布在整个原子中C. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D. 带负电的电子在核外绕着核旋转答案 ACD解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内， 带负电的电子在核外空间绕着核旋 转， 由此可见，B 选项错误，A

9、 C D选项正确.4.（多选）卢瑟福对a粒子散射实验的解释是（）A.使a粒子产生偏转的主要是原子中电子对a粒子的作用力B. 使a粒子产生偏转的力是库仑力C.原子核很小，a粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的a粒子仍沿原来的方向前进D.能发生大角度偏转的a粒子是穿过原子时离原子核近的a粒子答案 BCD解析 原子核带正电，与a粒子间存在库仑力，当a粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故 A 错，B 对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远 因而运动方向几乎不变，只有离核很近的a粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故 CD 对.题组训练刖纠柴佥则（时间：60 分钟）题组一

10、对a粒子散射实验的理解1.关于a粒子散射实验装置的描述，下列说法中正确的是（）A. 实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B. 金箔的厚度对实验无影响C. 如果不用金箔改为铝箔，就不会发生散射现象D. 实验装置放置在空气中和真空中都可以答案 A解析 实验用的器材有放射源、 金箔、带有荧光屏的放大镜， 放大镜可以在水平面内转动不 同的方向，对散射的a粒子进行观察，A 对；实验用的金箔的厚度极小，如果厚度增大，a粒子穿过金箔时必然受7到较大的阻碍作用而影响实验结果，B 错；如果改用铝箔，铝的原子核的电量仍然大a粒子很多，当a粒子靠近铝原子核时， 库仑斥力仍然很大， 散射实验 现象仍能够发生，C

11、 错；空气的流动和尘埃对a粒子的运动产生较大影响，且a粒子在空气中由于电离作用，只能前进很短距离，使实验无法进行，故实验装置是放在真空中进行的， D 错.2卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用a粒子轰击金箔，实验中发现a粒子（）A.全部穿过或发生很小偏转B.绝大多数沿原方向穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C. 绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D. 全部发生很大偏转答案 B解析卢瑟福的a粒子散射实验结果是绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项 A 错误.a粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数a粒子偏转角超过了 90,有的甚至被弹回，偏转角几乎

12、达到180,故选项 B 正确，选项 C、D 错误.3.在a粒子散射实验中，使a粒子散射的原因是（）A.a粒子与原子核外电子碰撞B.a粒子与原子核发生接触碰撞C.a粒子发生明显衍射D.a粒子与原子核的库仑斥力作用答案 D解析a粒子与原子核外电子的作用是很微弱的，由于原子核的质量和电荷量很大，a粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使a粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使a粒子散射的原因是库仑斥力， D 对.4.如图所示，X 表示金原子核，a粒子射向金箔被散射，若它们的入射时的动能相同，其偏转轨迹可能是图中的（）答案 D解析a粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨迹弯曲的就越小，故D 对.5.在a粒子

13、穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是（）A.a粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B.a粒子一直受到原子核的斥力作用8C.a粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D.a粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案 B解析a粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C 错误，B 正确；a粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D 错误.6.（多选）根据a粒子散射实验， 卢瑟福提出了原子的核式结构模型. 图 1 中虚线表示原子 核所形成的电场等势面，实线表示一个a粒子的运动轨迹.在a粒子从a运动到b再运 动到c的过程中，下列说法中

14、正确的是（ ）A.电场力在b过程中做负功，c过程中做正功，但总功等于零B. 加速度先变大，后变小C.a、c两点的动能不相等D. 其动能与电势能的和不变答案 ABD解析a粒子与原子核之间的力为库仑斥力，从ab库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从c库仑力做正功，动能增加，且ab与c库仑力所做的总功为 0,则a、c两 点的动能相等，因此 A 正确，C 错；因为只有电场力做功，故动能与电势能之和不变，故D正确；a粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从ac加速度先增大后减小，B 正确.题组二卢瑟福的核式结构模型7.卢瑟福的a粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况（）A. 原子内存在电子B.

15、原子的大小为 10一1mC. 原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内答案 D解析 根据a粒子散射实验现象，绝大多数a粒子穿过金箔后沿原来方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90,可知 C 错，A 与题意不符；而实验结果不能判定原子的大小为 10_10m, B 错，故选 D.&（多选）a粒子散射实验中，当a粒子最接近金原子核时，a粒子符合下列哪种情况（）A. 动能最小B. 势能最小C.a粒子与金原子核组成的系统的能量最小D. 所受金原子核的斥力最大9答案 AD解析a粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能

16、增加， 两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒.根据库仑定律，距离最近时，斥力10最大.9速度为 107m/s 的a粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若a粒子的质量为 4m,铝核的质量为 27m,它们相距最近时，铝核获得的动能是原a粒子动能的多少？解析 在a粒子和铝原子核发生对心碰撞后，当二者速度相同时相距最近， 在a粒子靠近过程中，由动量守恒得mavoma+ msmfem27m4m108-rn + m_2_27 m_296110.已知电子质量为9.1x1031kg，带电荷量为一 1.6X1019C,若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53X10一10m 求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流.6一 -jo一 16一 3答案 2.19X10 m/s 2.18X10一J 1.53X10一s 1.05X10A解析由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力 来提供.9X1060.5