《高中物理 2.2 原子的核式结构模型教学课件 教科版选修35》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.2 原子的核式结构模型教学课件 教科版选修35（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2原子的核式结构模型原子的核式结构模型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；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；知道粒子散射实验的实验方法和实验现象；3知道原子核式结构模型的主要内容知道原子核式结构模型的主要内容一、一、粒子散射实验粒子散射实验汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型(如图如图2-2-1)汤姆孙汤姆孙于于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个年提出了原子模型，他认为原子是一个 ， 弥漫性地均匀分布在整个球体内，弥漫性地均匀分布在整个球体内，镶镶嵌在球中嵌在球中图图2-2-1球体球体正电荷正电荷电子电子汤姆孙的原
2、子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型型被被称称为为西西瓜瓜模模型型或或枣枣糕糕模模型型该该模模型型能能解解释释一一些实验现象，但后来被些实验现象，但后来被散射实验否定了散射实验否定了粒子粒子粒子散射实验粒子散射实验(1)粒粒子子：是是从从放放射射性性物物质质中中发发射射出出来来的的快快速速运运动动的的粒粒子子，带带有两个单位的正电荷，质量为有两个单位的正电荷，质量为质量的质量的4倍倍(2)实验结果实验结果粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进 粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于粒子发生
3、大角度偏转，偏转角甚至大于90.(3)卢卢瑟瑟福福通通过过粒粒子子散散射射实实验验，否否定定了了汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型型，建建立了立了 模型模型氢原子氢原子绝大多数绝大多数少数少数核式结构核式结构卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型1911年年由卢瑟福提出：在原子的中心有一个很小的核叫由卢瑟福提出：在原子的中心有一个很小的核叫 ，原子的，原子的 正电荷和正电荷和质质量量都都集集中中在在原原子核里，带负电的电子在子核里，带负电的电子在里绕核旋转里绕核旋转原子核原子核所有所有几乎所几乎所有有核外空间核外空间二、原子核的电荷与尺度二、原子核的电荷与尺度原原子子内内的的电电荷荷关关系系：各
4、各种种元元素素的的原原子子核核的的电电荷荷数数，即即原原子子内内的的非常接近于它们的非常接近于它们的 原子核的组成：原子核是由原子核的组成：原子核是由 和和组组成成的的，原子核的电荷数就是核中的原子核的电荷数就是核中的 原子核的大小：实验确定的原子核半径原子核的大小：实验确定的原子核半径R的数量级为的数量级为 而整个原子的半径的数量级是而整个原子的半径的数量级是 ，两两者者相差十万倍之多可见原子内部是十分相差十万倍之多可见原子内部是十分“空旷空旷”的的电子数电子数质子质子中子中子质子数质子数1015 m1010 m原子序数原子序数三、经典理论的困难三、经典理论的困难卢卢瑟福的核式结构模型正确地
5、指出了瑟福的核式结构模型正确地指出了的的存存在在，很很好好地地解释了解释了，但但是是，经经典典的的物物理理学学既既无无法法解解释释原原子的子的 ，又无法解释原子发光频谱的，又无法解释原子发光频谱的 特征特征原子核原子核粒子散射实验粒子散射实验稳定性稳定性分立分立一、一、粒子散射实验粒子散射实验实验装置实验装置(如图如图2-2-2)由放射源、金箔、荧光屏等组成由放射源、金箔、荧光屏等组成图图2-2-2实验注意事项实验注意事项(1)从从粒子源到荧光屏这段路程处于真空中粒子源到荧光屏这段路程处于真空中(2)粒粒子子是是氦氦核核，本本身身很很小小，金金箔箔需需很很薄薄，粒粒子子才才能能很很容容易易穿过
6、穿过(3)实实验验中中用用的的是是金金箔箔而而不不是是铝铝箔箔，这这是是因因为为金金的的原原子子序序数数大大，粒粒子子与与金金核核间间库库仑仑力力大大，偏偏转转明明显显；另另外外金金的的延延展展性性好好，容容易做成极薄的金箔易做成极薄的金箔实验观察结果实验观察结果粒粒子子穿穿过过金金箔箔时时，绝绝大大多多数数不不发发生生偏偏转转，仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，少少数数发发生生较较大大的的偏偏转转，偏偏转转的的角角度度甚甚至至大大于于90，也也就就是是说它们几乎被说它们几乎被“撞撞”了回来了回来卢瑟福的核式结构模型对卢瑟福的核式结构模型对粒子散射分析粒子散射分析(1)分分布布情情况况：所
7、所有有正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量集集中中在在原原子子核核内内，原原子中绝大部分是空的子中绝大部分是空的(2)受受力力情情况况：少少数数粒粒子子靠靠近近原原子子核核时时，受受到到的的库库仑仑斥斥力力大大；大多数大多数粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小二、卢瑟福的核式结构学说二、卢瑟福的核式结构学说对对粒子散射实验的思考粒子散射实验的思考粒粒子子散散射射实实验验令令卢卢瑟瑟福福万万分分惊惊奇奇，按按照照汤汤姆姆孙孙的的原原子子结结构构模模型型：带带正正电电的的物物质质均均匀匀分分布布，带带负负电电的的电电子子质质量量比比粒粒子子的的质质量量小小得
8、得多多，粒粒子子碰碰到到电电子子就就像像子子弹弹碰碰到到一一粒粒尘尘埃埃一一样样，其其运运动动方方向向不不会会发发生生什什么么改改变变但但实实验验结结果果出出现现了了像像一一枚枚炮炮弹弹碰碰到到一一层层薄薄薄薄的的纸纸被被反反弹弹回回来来这这一一不不可可思思议议的的现现象象一一样样卢卢瑟瑟福福通通过过分分析析，否否定定了了汤汤姆姆孙孙的的原原子子结结构构模模型型，提提出出了了核核式式结结构构模模型型 卢瑟福的科学道理卢瑟福的科学道理卢瑟福卢瑟福依据依据粒子散射实验粒子散射实验的结果，提出了原子的核式的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个结构：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子
9、很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质的全部正电荷与几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外的空间运动量都集中在核里，带负电的电子在核外的空间运动按按照照卢卢瑟瑟福福的的核核式式结结构构学学说说，可可以以很很容容易易地地解解释释粒粒子子的的散散射射实验现象实验现象图图2-2-3如如图图2-2-3所所示示按按照照这这个个模模型型，由由于于原原子子核核很很小小，大大部部分分粒粒子子穿穿过过金金箔箔时时都都离离核核很很远远，受受到到的的斥斥力力很很小小，它它们们的的运运动动几几乎乎不不受受影影响响；只只有有极极少少数数粒粒子子从从原原子子核核附附近近飞飞过过，明明显显地地受受到到原原子
10、子核核的的库仑斥力而发生大角度的偏转库仑斥力而发生大角度的偏转原子的核式结构模型原子的核式结构模型在原子在原子的中心有一个带正电的原子核，它集中了全部正电荷和的中心有一个带正电的原子核，它集中了全部正电荷和几乎集中了原子全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转几乎集中了原子全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转【典例典例1】 如图如图2-2-4所示为卢瑟福和他的学生做所示为卢瑟福和他的学生做粒子散射实验粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和放大镜一起分别放在图中的的装置示意图，荧光屏和放大镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下列对观察到的现象描述正确的是四个位置时，下列对观察到的现象描述正确的
11、是()对对粒子散射实验的理解粒子散射实验的理解 图图2-2-4A在在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B在在B位位置置时时，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数数只只比比在在A位位置置时稍少些时稍少些C在在C、D位置时，屏上观察不到闪光位置时，屏上观察不到闪光D在在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解解析析因因为为绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后仍仍然然沿沿原原来来方方向向前前进进，在在A位位置置时时，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次
12、数数最最多多，选选项项A对对；因因为为少少数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后发发生生了了较较大大偏偏转转，在在B位位置置时时，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数数比比在在A位位置置时时要要少少得得多多，选选项项B错错；粒粒子子散散射射实实验验中中有有极极少少数数粒粒子子偏偏转转角角超超过过90，甚甚至至接接近近180，所所以以选项选项C错、错、D对故应选对故应选A、D.答案答案 AD借题发挥借题发挥 粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键通过对对实验现象的分析是建立卢瑟福核
13、式结构模型的关键通过对粒粒子散射实验这一宏观上探测，间接地构建出原子结构的微观图景子散射实验这一宏观上探测，间接地构建出原子结构的微观图景【变式变式1】粒子粒子散射实验中，使散射实验中，使粒子散射的原因是粒子散射的原因是()A粒子与原子核外电子碰撞粒子与原子核外电子碰撞B粒子与原子核发生接触碰撞粒子与原子核发生接触碰撞C粒子发生明显衍射粒子发生明显衍射D粒子与原子核的库仑斥力作用粒子与原子核的库仑斥力作用解解析析本本题题考考查查粒粒子子散散射射实实验验粒粒子子与与原原子子核核外外电电子子的的作作用用是是很很微微弱弱的的由由于于原原子子核核的的质质量量和和电电荷荷量量很很大大，粒粒子子与与原原子
14、子核核很很近近时时，库库仑仑斥斥力力很很强强，足足可可以以使使粒粒子子发发生生大大角角度度偏偏转转甚甚至至反反向向弹弹回回，使使粒子散射的原因是库仑斥力，选项粒子散射的原因是库仑斥力，选项D对对答案答案 D【典例典例2】 当当粒子被金核散射时，如图粒子被金核散射时，如图2-2-5所示所示A、B、C、D四条运动轨迹中不可能存在的是四条运动轨迹中不可能存在的是()对对粒子的运动轨迹的分析粒子的运动轨迹的分析 图图2-2-5解解析析粒粒子子在在靠靠近近金金原原子子核核时时，所所受受库库仑仑力力为为斥斥力力，A、D的的轨轨迹迹是是可可能能存存在在的的而而从从B、C的的轨轨迹迹可可以以判判断断，B、C受
15、受的的力力是是吸吸引引力，与核式结构模型不符，所以力，与核式结构模型不符，所以B、C的轨迹是不可能的的轨迹是不可能的答案答案 BC借借题题发发挥挥 当当粒粒子子靠靠近近金金核核发发生生散散射射现现象象时时，其其运运动动轨轨迹迹要要发发生生偏偏转转做做曲曲线线运运动动，而而做做曲曲线线运运动动的的物物体体所所受受合合外外力力的的方方向向总总是是指指向曲线的凹侧向曲线的凹侧【变式变式2】用用粒粒子子撞撞击击金金原原子子核核发发生生散散射射，图图2-2-6中中关关于于粒粒子子的的运运动动轨迹正确的是轨迹正确的是()图图2-2-6解解析析粒粒子子受受金金原原子子核核的的排排斥斥力力，方方向向沿沿两两者
16、者的的连连线线方方向向，运运动动轨轨迹迹弯弯向向受受力力方方向向的的一一侧侧，A、B均均错错误误；离离原原子子核核越越近近，粒粒子子受到的斥力越大，偏转越大，受到的斥力越大，偏转越大，C、D正确正确答案答案CD由由粒子散射实验估算原子核的大小粒子散射实验估算原子核的大小 粒粒子子散散射射实实验验是是英英国国物物理理学学家家卢卢瑟瑟福福等等人人首首先先完完成成的的人人类类探探索索原原子子结结构构的的著著名名实实验验粒粒子子散散射射的的实实验验结结果果，不不仅仅为为人人类类建建立立科科学学的的原原子子结结构构的的核核式式模模型型提提供供了了重重要要依依据据，而而且且还还可可由由有有关关实验数据估算原子核的大小实验数据估算原子核的大小
