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1、2原子的核式结构模型1.1.了解了解粒子散射粒子散射实验原理和原理和实验现象。象。2.2.知道知道卢瑟福的原子核式瑟福的原子核式结构模型的主要内容。构模型的主要内容。3.3.知道原子和原子核大小的数量知道原子和原子核大小的数量级, ,原子核的原子核的电荷数。荷数。4.4.领会会卢瑟福提出原子核式瑟福提出原子核式结构模型的构模型的实验和思和思维过程程, ,培养培养抽象思抽象思维能力和想象力。能力和想象力。一、一、汤姆姆孙的原子模型的原子模型1.1.建立建立“枣糕模型糕模型”的依据的依据: :电子的子的发现和原子呈和原子呈_。2.2.原子的原子的“枣糕模型糕模型”:”:原子是一个球体原子是一个球体
2、,_,_弥漫性地均弥漫性地均匀分布在整个球体内匀分布在整个球体内, ,电子子_其中。其中。电中性中性正正电荷荷镶嵌嵌二、原子核式二、原子核式结构的建立构的建立1.1.粒子散射粒子散射实验: :(1)(1)粒子粒子: :从放射性物从放射性物质中中发射出来的快速运射出来的快速运动的粒子的粒子, ,带有有_单位的正位的正电荷荷, ,质量量为_质量的量的4 4倍、倍、电子子质量的量的73007300倍。倍。(2)(2)实验结果果:_:_粒子穿粒子穿过金箔后金箔后, ,基本上仍沿原方向基本上仍沿原方向前前进。_粒子粒子发生大角度偏生大角度偏转, ,偏偏转角度甚至大于角度甚至大于90,90,几乎被几乎被“
3、撞了回来撞了回来”。两个两个氢原子原子绝大多数大多数少数少数(3)(3)卢瑟福通瑟福通过粒子散射粒子散射实验, ,否定了否定了汤姆姆孙的原子模型的原子模型, ,建建立了立了_模型。模型。2.2.卢瑟福的核式瑟福的核式结构模型构模型: :原子中原子中_的体的体积很小很小, ,但但几乎占有全部几乎占有全部_,_,电子在正子在正电体的外面运体的外面运动。核式核式结构构带正正电部分部分质量量三、原子核的三、原子核的电荷与尺度荷与尺度1.1.原子核的原子核的组成成: :原子核是由原子核是由带正正电的的_和不和不带电的的_组成的。成的。2.2.原子核和原子的大小原子核和原子的大小: :半径大小半径大小(
4、(数量数量级) )类比比原子原子_m_m足球足球场原子核原子核_m_m一粒米一粒米结论原子内部十分原子内部十分“空空旷”质子子中子中子1010-10-101010-15-153.3.原子内的原子内的电荷关系荷关系: :各元素的原子核的各元素的原子核的电荷数就是核中的荷数就是核中的_,_,与原子的核外与原子的核外 _ _相等相等, ,非常接近它非常接近它们的的_。质子数子数电子数子数原子原子序数序数1.1.判一判判一判: :(1)(1)原子核式原子核式结构模型能构模型能够说明原子内部明原子内部电荷和荷和质量的分布情量的分布情况。况。( () )(2)(2)卢瑟福的原子核式瑟福的原子核式结构模型是
5、由构模型是由电子的子的发现引入的。引入的。( () )(3)(3)粒子散射粒子散射实验否定了否定了汤姆姆孙的的“枣糕模型糕模型”,”,为卢瑟福的瑟福的原子的核式原子的核式结构模型提供了依据。构模型提供了依据。( () )(4)(4)原子中大部分空原子中大部分空间是空是空旷的的, ,原子核的体原子核的体积很小。很小。( () )提示提示: :(1)(1)。电子的发现说明原子是可分的。电子的发现说明原子是可分的, ,原子又呈电中性。原子又呈电中性。所以所以, ,原子核式结构模型能够说明原子内部电荷和质量的分布原子核式结构模型能够说明原子内部电荷和质量的分布情况。情况。(2)(2)。卢瑟福的原子核式
6、结构模型是建立在。卢瑟福的原子核式结构模型是建立在粒子散射实验粒子散射实验基础上的。基础上的。(3)(3)。粒子散射实验说明了原子内部大部分空间是空旷的粒子散射实验说明了原子内部大部分空间是空旷的, ,原子中带正电部分的体积很小原子中带正电部分的体积很小, ,从而否定了汤姆孙的从而否定了汤姆孙的“枣糕模枣糕模型型”,”,为卢瑟福的核式结构模型奠定了实验基础。为卢瑟福的核式结构模型奠定了实验基础。(4)(4)。粒子散射实验说明了原子内部大部分空间是空旷的粒子散射实验说明了原子内部大部分空间是空旷的, ,原子中带正电的部分即原子核的体积很小。原子中带正电的部分即原子核的体积很小。2.2.想一想想一
7、想: :由原子的半径和原子核的半径数由原子的半径和原子核的半径数值可推知可推知, ,原子核体原子核体积只占原只占原子体子体积的的 其空其空旷程度可想而知。据此程度可想而知。据此, ,你能否你能否说明明产生生粒子散射粒子散射现象的原因象的原因? ?可得到怎可得到怎样的启示的启示? ?提示提示: :由于由于粒子的质量远大于电子质量粒子的质量远大于电子质量, ,电子不可能使其发生电子不可能使其发生大角度偏转大角度偏转, ,产生大角度偏转的原因应该是原子核产生大角度偏转的原因应该是原子核, ,由于原子核由于原子核非常小非常小, ,入射的入射的粒子绝大多数距原子核很远。只有极少数粒子绝大多数距原子核很远
8、。只有极少数粒子靠近原子核粒子靠近原子核, ,由于其库仑斥力而使由于其库仑斥力而使粒子发生大角度偏转。粒子发生大角度偏转。由由粒子散射现象可知粒子散射现象可知, ,原子核非常小原子核非常小; ;能够使能够使粒子发生大角粒子发生大角度偏转度偏转, ,说明原子核聚集了原子的绝大部分质量且带正电。说明原子核聚集了原子的绝大部分质量且带正电。主主题一一 探究探究粒子散射粒子散射实验【问题探究】【问题探究】1.1.如如图是是粒子散射粒子散射实验的装置的装置: :(1)(1)该实验装置是由什么构成的装置是由什么构成的? ?提示提示: :由由粒子放射源、金箔、荧光屏粒子放射源、金箔、荧光屏( (放大镜放大镜
9、) )等构成。等构成。(2)(2)实验装置各部分的作用是什么装置各部分的作用是什么? ?提示提示: :放射源放出快速运动的放射源放出快速运动的粒子粒子,粒子通过金箔时被散射粒子通过金箔时被散射, ,打在荧光屏上发出荧光打在荧光屏上发出荧光, ,可通过带有荧光屏的放大镜进行观察可通过带有荧光屏的放大镜进行观察, ,并可以在水平面内转动并可以在水平面内转动, ,观察不同方向和不同位置的通过金箔观察不同方向和不同位置的通过金箔散射的散射的粒子数量粒子数量, ,并且整个装置封闭在真空内。并且整个装置封闭在真空内。2.2.在在粒子散射粒子散射实验中通中通过放大放大镜观察到什么察到什么现象象? ?提示提示
10、: :绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后粒子穿过金箔后, ,基本上仍沿原来的方向前进基本上仍沿原来的方向前进, ,但是有少数但是有少数粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转, ,偏转角度甚至大于偏转角度甚至大于90,90,也就是说它们几乎被也就是说它们几乎被“撞了回来撞了回来”,”,如图所示。如图所示。3.3.原子的核式原子的核式结构模型的内容有哪些构模型的内容有哪些? ?提示提示: :(1)(1)在原子中心有一个很小的核叫原子核在原子中心有一个很小的核叫原子核, ,原子全部的正原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。(2)(2)带负电的电子在核外空间
11、绕核旋转。带负电的电子在核外空间绕核旋转。4.4.卢瑟福瑟福认为粒子散射的原因是什么粒子散射的原因是什么? ?提示提示: :粒子偏转的原因是库仑斥力影响的结果。粒子偏转的原因是库仑斥力影响的结果。5.5.核式核式结构模型如何解构模型如何解释粒子散射粒子散射实验的的结果果? ?提示提示: :(1)(1)由于原子核很小由于原子核很小, ,大多数大多数粒子穿过金箔时都离核很粒子穿过金箔时都离核很远远, ,受到的斥力很小受到的斥力很小, ,它们的运动几乎不受影响它们的运动几乎不受影响, ,几乎沿原来方几乎沿原来方向继续前进向继续前进, ,不发生偏转。不发生偏转。(2)(2)只有极少数只有极少数粒子有机
12、会与原子核接近粒子有机会与原子核接近, ,受到原子核较大的受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转。斥力而发生明显的偏转。【探究总结】【探究总结】粒子散射粒子散射轨迹的两个特点迹的两个特点(1)(1)在在粒子散射粒子散射实验中中粒子的受力特点粒子的受力特点:粒子受到原子核粒子受到原子核的万有引力和原子核的的万有引力和原子核的库仑斥力作用斥力作用, ,由于由于库仑斥力斥力远大于万大于万有引力有引力, ,在在计算中只考算中只考虑受到的受到的库仑斥力作用。斥力作用。(2)(2)在在粒子散射粒子散射实验中中粒子的运粒子的运动特点特点: :在离原子核在离原子核较远处,粒子近似做匀速直粒子近似做匀速直线运运动
13、。在。在粒子靠近原子核的运粒子靠近原子核的运动过程中程中, ,库仑斥力随运斥力随运动距离和运距离和运动方向的方向的变化而化而变化化, ,是是变力。力。所以所以,粒子做粒子做变加速运加速运动, ,当运当运动方向与方向与粒子和原子核的粒子和原子核的连线不在同一方向上不在同一方向上时,粒子做粒子做变加速曲加速曲线运运动, ,受受库仑斥力作斥力作用用, ,曲曲线向原子核外向原子核外侧弯曲且弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于斥力方向与速度方向分布于轨迹两迹两侧。【即时训练】【即时训练】1.(1.(多多选) )如如图为卢瑟福和他的助手做瑟福和他的助手做粒子散射粒子散射实验的装置示的装置示意意图, ,荧光屏
14、和光屏和显微微镜一起分一起分别放在放在图中的中的A A、B B、C C、D D四个位四个位置置时, ,所所观察到的察到的现象象, ,下列描述正确的是下列描述正确的是( () )A.A.在在A A位置位置时, ,相同相同时间内内观察到屏上的察到屏上的闪光次数最多光次数最多B.B.在在B B位置位置时, ,相同相同时间内内观察到屏上的察到屏上的闪光次数只比在光次数只比在A A位置位置时稍少些稍少些C.C.在在C C、D D位置位置时, ,屏上屏上观察不到察不到闪光光D.D.在在D D位置位置时, ,屏上仍能屏上仍能观察到一些察到一些闪光光, ,但次数极少但次数极少【解【解题探究】探究】(1)“(1
15、)“大角度偏大角度偏转”只是只是_粒子的行粒子的行为。(2)_(2)_粒子运粒子运动方向不会明方向不会明显变化。化。少数少数绝大多数大多数【解析】【解析】选选A A、D D。粒子通过金箔时粒子通过金箔时, ,绝大多数不发生偏转绝大多数不发生偏转, ,仍仍沿原来的方向前进沿原来的方向前进, ,在在A A位置处观察到屏上的闪光次数最多位置处观察到屏上的闪光次数最多,A,A正正确确; ;少数发生较大的偏转少数发生较大的偏转, ,在在B B位置观察到屏上的闪光次数比位置观察到屏上的闪光次数比A A位位置应少很多置应少很多, ,而不是稍少一些而不是稍少一些,B,B错误错误; ;极少数偏转角超过极少数偏转
16、角超过90,90,有的偏转角几乎达到有的偏转角几乎达到180,180,在在C C、D D位置时位置时, ,屏上仍能观察到一屏上仍能观察到一些闪光些闪光, ,但次数极少但次数极少,C,C错误错误,D,D正确。正确。2.(2.(多多选) )用用粒子撞粒子撞击金原子核金原子核发生散射生散射, ,图中关于中关于粒子的粒子的运运动轨迹正确的是迹正确的是( () )A.a B.b C.c D.dA.a B.b C.c D.d【解析】【解析】选选C C、D D。粒子受金原子核的排斥力粒子受金原子核的排斥力, ,方向沿两者的方向沿两者的连线方向连线方向, ,运动轨迹弯向受力方向的一侧运动轨迹弯向受力方向的一侧
17、,A,A、B B均错误均错误; ;离原子离原子核越近核越近,粒子受到的斥力越大粒子受到的斥力越大, ,偏转越大偏转越大,C,C、D D正确。正确。主主题二二 原子核原子核【问题探究】【问题探究】1.1.原子核的原子核的电荷数如何推算荷数如何推算? ?它与原子核的它与原子核的质子数、核外子数、核外电子子数、原子序数是什么关系数、原子序数是什么关系? ?提示提示: :根据根据粒子散射实验的数据粒子散射实验的数据, ,可以算出靶元素原子核的电可以算出靶元素原子核的电荷数荷数, ,由原子的电中性由原子的电中性, ,从而可推知核外的电子数。原子由原子从而可推知核外的电子数。原子由原子核和核外电子组成。原
18、子核由质子和中子组成核和核外电子组成。原子核由质子和中子组成, ,原子核的电荷原子核的电荷数等于核中的质子数。即核电荷数数等于核中的质子数。即核电荷数= =核外电子数核外电子数= =质子数质子数= =原子原子序数。序数。2.2.原子核半径的数量原子核半径的数量级是多少是多少? ?为什么什么说原子内部十分原子内部十分“空空旷”?”?提示提示: :原子核半径的数量级为原子核半径的数量级为1010-15-15m,m,原子半径的数量级为原子半径的数量级为1010- -1010m,m,两者相差十万倍之多两者相差十万倍之多, ,因此原子内部是十分因此原子内部是十分“空旷空旷”的。的。3.3.试分析分析粒子
19、靠近原子核和粒子靠近原子核和远离原子核离原子核过程中程中动能和能和电势能能的的变化情况化情况? ?提示提示: :粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对粒子粒子的库仑斥力作用的库仑斥力作用, ,靠近过程库仑斥力做负功靠近过程库仑斥力做负功,粒子动能减小粒子动能减小, ,电势能增大电势能增大; ;远离过程库仑斥力做正功远离过程库仑斥力做正功,粒子动能增大粒子动能增大, ,电势电势能减小。能减小。【探究总结】【探究总结】理解建立核式理解建立核式结构模型的要点构模型的要点(1)(1)核外核外电子不会使子不会使粒子的速度粒子的速度发生明生明显改改变。(2)(2)
20、汤姆姆孙模型不能解模型不能解释粒子的大角度散射。粒子的大角度散射。(3)(3)少数少数粒子粒子发生了大角度偏生了大角度偏转, ,甚至反甚至反弹回来回来, ,表明表明这些些粒子在原子中的某个地方受到了粒子在原子中的某个地方受到了质量、量、电量均比它本身大得多量均比它本身大得多的物体的作用。的物体的作用。(4)(4)绝大多数绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化显变化, ,说明原子中绝大部分是空的。原子的质量、电量都集说明原子中绝大部分是空的。原子的质量、电量都集中在体积很小的核上。中在体积很小的核上。【即时训练】【即时训练】1.1.卢瑟福的
21、瑟福的粒子散射粒子散射实验结果表明了果表明了( () )A.A.原子核是可分的原子核是可分的B.B.原子核是由原子核是由质子和中子子和中子组成的成的C.C.原子是由均匀原子是由均匀带正正电的物的物质和和带负电的的电子构成的子构成的D.D.原子内部有一个很小区域原子内部有一个很小区域, ,集中了原子的全部正集中了原子的全部正电荷和几乎荷和几乎全部的全部的质量量【解【解题探究】探究】(1)(1)粒子散射粒子散射实验结果表明原子是由果表明原子是由_和和_组成的。成的。(2)_(2)_集中了原子的全部正集中了原子的全部正电荷和几乎全部的荷和几乎全部的质量。量。原子核原子核电子子原子核原子核【解析】【解
22、析】选选D D。由。由粒子散射实验的结果可知粒子散射实验的结果可知, ,原子是可分的原子是可分的, ,它由原子核和电子组成它由原子核和电子组成; ;另外原子核集中了原子的全部正电荷另外原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量和几乎全部的质量, ,故故A A、B B错误错误,D,D正确正确;C;C项是汤姆孙提出的原项是汤姆孙提出的原子模型子模型, ,故故C C错误。错误。2.(20142.(2014上海高考上海高考) )不能用不能用卢瑟福原子核式瑟福原子核式结构模型得出的构模型得出的结论是是( () )A.A.原子中心有一个很小的原子核原子中心有一个很小的原子核B.B.原子核是由原子核是由质
23、子和中子子和中子组成的成的C.C.原子原子质量几乎全部集中在原子核内量几乎全部集中在原子核内D.D.原子的正原子的正电荷全部集中在原子核内荷全部集中在原子核内【解析】【解析】选选B B。能用卢瑟福原子的核式结构得出的结论。能用卢瑟福原子的核式结构得出的结论: :在原子在原子中心有一个很小的原子核中心有一个很小的原子核, ,原子的全部正电荷和几乎全部的质原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内量都集中在原子核内, ,带负电的电子在核外空间绕核旋转。而带负电的电子在核外空间绕核旋转。而“原子核是由质子和中子组成的原子核是由质子和中子组成的”结论并不能用卢瑟福原子的结论并不能用卢瑟福原子的核式结构得出。核式结构得出。
