沪教版(上海)物理高二第二学期(试用版)-第十二章A原子的核式结构教案

1、U lU l打粒子Iit射实A原子的核式结构一、教学目标：1、知道电子是原子的组成部分；知道卢瑟福粒子散射实验；知道原子的核式结构模型2、通过学习，感受物理学的研究方法一一提出假设、建立物理模型、实验验证等方法3、通过了解人们对物质微观结构的认识是一个不断深化的过程，树立科学的物质观二、教学重难点：重点：（1）卢瑟福粒子散射实验的结果（2）卢瑟福的原子核式结构学说的主要论点难点：对卢瑟福粒子散射实验装置、实验结果的理解三、教学过程：（-）电子的发现：很早以前，人们认为物质是由分子构成，分子又由原子组成，而“原子”一词来自于希 腊文，是“不可分割”的意思。（观看阴极管模拟实验）19世纪后半期，科

2、学家们在研究稀薄气体放电时发现当玻璃管内气体足够稀薄时，阴 极会发岀一种射线，这种射线能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，称为阴极射线。英国物理 学家汤姆孙对阴极射线进行了一系列的研究，1897年他确认阴极射线是带负电的粒子。汤 姆孙研究了阴极射线在电场、磁场中的偏转，根据汤姆孙数据计算岀了这种粒子的荷质比， 并发现用不同的物质做成的阴极发出的射线都有相同的荷质比，表明不同的物质都能发出这 种带电粒子，它是构成物质的共有成分。汤姆孙测得的阴极射线粒子的荷质比，大约是当时 已知的氢离子荷质比的2000倍。后来汤姆孙测得的阴极射线粒子与氢离子的电荷大小基本 相同，由此可知阴极射线粒子的质量比氢离子的质

3、量小得多，后来人们逐渐把这种粒子称为 电子。氢原子是当时已知的质量最小的原子，由电子质量比氢离子的质量小得多，汤姆孙认 为电子是组成原子的基本部分。由于电子的发现,人们认识到原子不是组成物质的最小微粒, 原子是可分的，其内部也有结构。此后囤绕着原子结构的问题，原子物理以飞跃的速度发展, 人们对物质结构的认识进入了一个新时代。汤姆孙因此获得1906年诺贝尔物理学奖，而且 被后人誉为“最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。（二）汤姆孙的原子结构模型原子的内部结构无法用肉眼看到，也无法用当时最先进的显微镜观测到，所以人们开始 根据已知的实验事实，提出假说与物理模型来模拟研究的对象。1904年，汤姆

4、孙首先提岀 了原子的“葡萄干蛋糕模型”。原子的“匍萄干蛋糕模型”（观看课件）：原子的正电荷和质量均匀分布在原子体内，带 负电的电子镶嵌在原子体内。（三）卢瑟福的原子核式结构模型为检验汤姆孙提出的原子结构模型，2909年英国物理学家卢瑟福与他的同事们做了著名的“a粒子散射实验”1、（!粒子散射实验：（1）实验装置：（2）操作说明：放射源发岀一朿很细的a射线，射到金箔上，当a粒子穿过金箔后，射到荧光屏上产 生一个个的闪光点，这些闪光点用显微镜来观察。为了避免a粒子与空气分子碰撞而影响实验结果，整个装置放在一个抽成真空的容器 内，带有荧光屏的显微镜能够围绕金箔在一个圆周上移动，以便观察到穿过金箔后偏

5、转角度 不同的a粒子。（3）实验结果：（观看模拟演示）1）.绝大多数的a粒子穿过金箔后与原来的运动方向偏离不多2）、少数a粒子产生较大角度的偏转3）、极少数a粒子产生超过90的大角度偏转，个别a粒子甚至被弹回分析：A、绝大多数的a粒子穿过金箔后方向没有明显改变，表明a粒子在穿过时基本没有 受到力的作用，说明原子中的绝大部分几乎是空的B、极少数a粒子的偏转角超过90 ,有的甚至几乎180反弹，表明a粒子在原子 中的某些地方受到了质量、电量均比a粒子本身大得多的原子核的作用，说明原 子核比原子小得多。C、由于电子带负电,，其质量约为a粒子的V73OO,不可能使动能较大的a粒子产 生大角度偏转。a粒

6、子带正电，它的偏折是由于受到原子内正电荷的排斥而发生的。 若按汤姆孙原子模型，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，a粒子穿过 原子时由于周用正电荷对它的斥力有一部分互相抵消，使a粒子偏转的力也不会 很大，因此a粒子产生大角度偏转说明汤姆孙原子模型与事实不符（观看模拟演 示）（4）、轨迹图：2、3、4、6、7、9等绝大多数a粒子穿过原子时离核较述， 受到库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变。2、5、8等极少数a粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑 斥力，才会发生较大角度的偏转。（5）意义：根据a粒子散射实验：估算出原子核直径101510-14米，原子直径大约20加米2、卢瑟福的原子核式结构模

7、型：年，卢瑟福提出了原子核式结构模型：（1） 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原子核里带负电的电子在核外不停地绕核运动(电子绕核运动所需的向心力就是原子核对它 的电场力)从汤姆孙的原子结构模型发展到卢瑟福的原子核式结构模型，标志着人类对原子结构的 认识迈岀了一大步，也提供了物理学研究的方法：提岀假设、建立物理模型、实验验证 例1、(2001年)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(ACD)原子的中心有个核，叫做原子核原子的正电荷均匀分布在整个原子中原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外绕着核旋转例2、(2006年)卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提岀(A原子的核式结构模型.原子核内有中子存在.电子是原子的组成部分.原子核是由质子和中子组成的例3、(2003年)卢瑟福通过实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型。右而平而示意图中 的四条线表示U粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条U粒子的 运动轨迹。例4、a粒子散射实验的结果使人们第一次认识到(B)A、电子是原子的组成部分B、原子内部的正电荷全部集中在很小的核内