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1、物理选修选修3-5 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第十八章原子结构原子结构第二节原子的核式结构模型第二节原子的核式结构模型 学学 习习 目目 标标掌握掌握粒子的散射粒子的散射实验及其及其实验结果果了解原子的核式了解原子的核式结构模型及原子核的构模型及原子核的电荷与尺度荷与尺度理解原子核式理解原子核式结构提出的主要思想构提出的主要思想 知知 识识 导导 图图1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业课课 前前 预预 习习汤姆姆孙在在发现电子子后后，便便投投入入了了对原原子子内内部部结构构的的探探索索，他他运
2、运用用丰丰富富的的想想象象，提提出出了了原原子子_模模型型(如如图所所示示)。在在这个个模模型型里里，汤姆姆孙把把原原子子看看作作一一个个球球体体，正正电荷荷_地地分分布布在在整整个个球球内内，电子子象象枣糕糕上上的的枣子子一一样嵌嵌在在球球中中，被被_吸吸引引着着。原原子子内内正正、负电荷荷_，因因此此原原子子的的整整体体呈呈_性。性。知识点知识点 1汤姆孙的枣糕式模型汤姆孙的枣糕式模型枣糕枣糕均匀均匀正电荷正电荷相等相等中中19091911年年卢瑟瑟福福和和他他的的助助手手做做了了用用粒粒子子轰击金金箔箔的的实验，获得得了了重重要要的的发现。1实验装置实验装置(如如图所示所示)说明：明：(
3、1)整个整个实验过程在真空中程在真空中进行。行。(2)金箔很薄，金箔很薄，粒子粒子(He核核)很容易穿很容易穿过。知识点知识点 2粒子散射实验粒子散射实验2实验结果实验结果绝大大多多数数粒粒子子穿穿过金金箔箔后后基基本本上上仍仍沿沿_，但但是是有有少少数数粒子粒子发生了生了_的偏的偏转，极少数粒子被，极少数粒子被_。3实验意义实验意义卢瑟瑟福福通通过粒粒子子散散射射实验，否否定定了了汤姆姆孙的的原原子子模模型型，建建立立了了_模型。模型。原来的方向前进原来的方向前进较大较大反向弹回反向弹回核式结构核式结构卢瑟瑟福福依依据据粒粒子子散散射射实验的的结果果，提提出出了了原原子子核核的的核核式式结构
4、构： 原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的核核，叫叫_，原原子子的的全全部部_电荷荷和和几几乎乎全全部部_都集中在核里，都集中在核里，带负电的的_在核外空在核外空间绕核旋核旋转。(如如图所示所示)知识点知识点 3卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型原子核原子核正正质量质量电子电子原原子子核核的的电荷荷数数等等于于核核外外_数数，接接近近于于原原子子序序数数，原原子子核核大大小小的的数数量量级为_m，原原子子大大小小数数量量级为_m，两两者者相相差差十十万万倍倍之之多多，可可见原原子子内内部部十十分分“空空旷”。若若原原子子相相当当于于一一个个立立体体的的足足球球场的的话，则原原子子核核
5、就就象象足足球球场中的一粒米。中的一粒米。知识点知识点 4原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度电子电子10151010判一判判一判(1)汤汤姆姆孙孙的的枣枣糕糕式式模模型型认认为为原原子子是是一一个个球球体体，正正电电荷荷弥弥漫漫性性地地均均匀匀分分布布在在整个球体内。整个球体内。()(2)粒子散射实验中绝大多数粒子散射实验中绝大多数粒子都发生了较大偏转。粒子都发生了较大偏转。()(3)卢卢瑟瑟福福的的核核式式结结构构模模型型认认为为原原子子中中带带正正电电的的部部分分体体积积很很小小，电电子子在在正正电电体外面运动。体外面运动。()(4)原子核的电荷数等于核中的中子数。原子核的电荷数等于核中
6、的中子数。()(5)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。()选一选选一选英英国国物物理理学学家家卢卢瑟瑟福福用用粒粒子子轰轰击击金金箔箔，为为了了解解释释实实验验结结果果，提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构学学说说，如如图图所所示示，O表表示示金金原原子子核核的的位位置置，曲曲线线ab和和cd表表示示经经过过金金原原子子核附近的核附近的粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是()解解析析：粒粒子子散散射射实实验验的的原原因因是是粒粒子子与与金金原原子子核核间间存存在在库库仑仑斥斥力力，
7、因因此此，仅有仅有D图正确。图正确。D想一想想一想有有人人认认为为粒粒子子发发生生散散射射的的主主要要原原因因是是粒粒子子撞撞击击到到了了金金箔箔原原子子上上，好好像像两两个玻璃球的碰撞一样发生的反弹，这种观点正确吗？个玻璃球的碰撞一样发生的反弹，这种观点正确吗？答案：答案：不正确不正确解解析析：粒粒子子发发生生散散射射的的主主要要原原因因是是受受到到原原子子核核库库仑仑斥斥力力的的作作用用，在在微微观观领领域库仑斥力非常强大，二者无法碰在一起。域库仑斥力非常强大，二者无法碰在一起。课课 内内 探探 究究如如图所所示示为粒粒子子散散射射的的实验装装置置。实验过程程中中，粒粒子子为什什么么会会发
8、生生大大角角度散射？度散射？提示：提示：粒子受到原子核的粒子受到原子核的库仑力力探究一探究一粒子散射实验粒子散射实验1粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型(1)粒粒子子在在穿穿过原原子子之之间时，所所受受周周围的的正正、负电荷荷作作用用的的库仑力力是是平平衡衡的的，粒子不会粒子不会发生偏生偏转。(2)粒粒子子正正对着着电子子射射来来，质量量远小小于于粒粒子子的的电子子不不可可能能使使粒粒子子发生生明明显偏偏转，更不可能使它反，更不可能使它反弹。2原子的核式结构模型对原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释粒子散射实验结果的解释(1)当当粒粒子子穿穿过原原子
9、子时，如如果果离离核核较远，受受到到原原子子核核的的斥斥力力很很小小，粒粒子子就就象象穿穿过“一一片片空空地地”一一样，无无遮遮无无挡，运运动方方向向改改变很很小小，因因为原原子子核核很很小小，所所以以绝大多数大多数粒子不粒子不发生偏生偏转。(2)只只有有当当粒粒子子十十分分接接近近原原子子核核穿穿过时，才才受受到到很很大大的的库仑力力作作用用，偏偏转角角才很大，而才很大，而这种机会很少。种机会很少。(3)如果如果粒子正粒子正对着原子核射来，偏着原子核射来，偏转角几乎达到角几乎达到180，这种机会极少。种机会极少。特特别别提提醒醒：(1)粒粒子子与与原原子子核核之之间间的的万万有有引引力力远远
10、小小于于两两者者之之间间的的库库仑仑斥斥力力，因而可以忽略不计。因而可以忽略不计。(2)粒粒子子并并没没有有与与金金原原子子核核直直接接发发生生碰碰撞撞，偏偏转转的的原原因因是是库库仑仑斥斥力力影影响响的的结结果。果。(多选多选)关于关于粒子散射实验，下列说法正确的是粒子散射实验，下列说法正确的是( )A在在实实验验中中，观观察察到到的的现现象象是是：绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后，仍仍沿沿原原来来的的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转方向前进，极少数发生了较大角度的偏转B使使粒粒子子发发生生明明显显偏偏转转的的力力来来自自带带正正电电的的核核和和核核外外电电子子，当当粒粒子子
11、接接近近核核时时，是是核核的的斥斥力力使使粒粒子子发发生生明明显显偏偏转转；当当粒粒子子接接近近电电子子时时，是是电电子子的的吸吸引引力力使之发生明显偏转使之发生明显偏转C实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量典例典例 1AC解解题题指指导导：正正确确理理解解实实验验现现象象，并并对对实实验验现现象象正正确确科科学学分分析析与与解解释释是是解解题题的关键。的关键。解解析析：在在粒粒子子散散射射实实验验
12、中中，绝绝大大多多数数粒粒子子沿沿原原方方向向运运动动，说说明明粒粒子子未未受受到到原原子子核核明明显显的的力力的的作作用用，也也说说明明原原子子核核相相对对原原子子来来讲讲很很小小，原原子子内内大大部部分分空空间间是是空空的的，故故A、C正正确确；极极少少数数发发生生大大角角度度偏偏转转，说说明明受受到到金金原原子子核核明明显显力力作作用用的的空空间间在在原原子子内内很很小小，粒粒子子偏偏转转，而而金金原原子子核核未未动动，说说明明金金原原子子核核的的质质量量和和电电荷荷量量远远大大于于粒粒子子的的质质量量和和电电荷荷量量，电电子子的的质质量量远远小小于于粒粒子子，粒粒子子打打在在电电子子上
13、，上，粒子不会有明显偏转，故粒子不会有明显偏转，故B错误，错误，D错误。错误。对对点点训训练练1如如图所所示示为粒粒子子散散射射实验装装置置，粒粒子子打打到到荧光光屏屏上上都都会会引引起起闪烁，若若将将带有有荧光光屏屏的的显微微镜分分别放放在在图中中A、B、C、D四四处位位置置。则这四四处位置在相等位置在相等时间内内统计的的闪烁次数符合事次数符合事实的是的是()A1305、25、7、1B202、405、625、825C1202、1010、723、203D1202、1305、723、203A解解析析：根根据据粒粒子子散散射射实实验验的的统统计计结结果果，大大多多数数粒粒子子能能按按原原来来方方向
14、向前前进进，少少数数粒粒子子方方向向发发生生了了偏偏转转，极极少少数数粒粒子子偏偏转转超超过过90，甚甚至至有有的的被被反反向向弹弹回回。所所以以在在相相等等时时间间内内A处处闪闪烁烁次次数数最最多多，其其次次是是B、C、D三三处处，并并且且数数据据相相差差比比较较大大，所以只有选项所以只有选项A符合事实。符合事实。人人们对原子原子结构的构的认识经历了几个不同的了几个不同的阶段，其中有：段，其中有：人人们对原子原子结构构认识的先后的先后顺序排列是怎序排列是怎样的？的？提示：提示：BCAD解解析析：人人们们对对原原子子结结构构的的认认识识先先后后经经历历了了汤汤姆姆孙孙模模型型、卢卢瑟瑟福福模模
15、型型、玻玻尔尔模型、电子云模型。模型、电子云模型。探究二原子的核式结构模型与原子核的组成探究二原子的核式结构模型与原子核的组成2原子内的电荷关系原子内的电荷关系原子核的原子核的电荷数与核外的荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数。子数相等，非常接近原子序数。3原子核的组成原子核的组成原子核由原子核由质子和中子子和中子组成，原子核的成，原子核的电荷数等于原子核的荷数等于原子核的质子数。子数。4原子核的大小原子核的大小原原子子的的半半径径数数量量级为1010m，原原子子核核半半径径的的数数量量级为1015m，原原子子核核的的半半径只相当于原子半径的十万分之一，体径只相当于原子半径的十万分之一，体
16、积只相当于原子体只相当于原子体积的的1015。(多选多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是()A原子中绝大部分是原子中绝大部分是“空空”的，原子核很小的，原子核很小B电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C原子的全部电荷和质量都集中在原子核里原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D原子核的直径的数量级是原子核的直径的数量级是1010m解题指导：解题指导：正确理解卢瑟福原子核式结构模型是解题关键。正确理解卢瑟福原子核式结构模型是解题关键。解解析析：因因为为原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎
17、乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核核内内，而而原原子子核核又又很很小小，所所以以原原子子内内绝绝大大部部分分区区域域是是“空空”的的，A正正确确，C错错误误；电电子子绕绕原原子子核核的的圆圆周周运运动动是是原原子子核核与与电电子子间间的的库库仑仑引引力力提提供供向向心心力力，B正正确确；原原子子核核直直径径的的数数量级是量级是1015m，原子直径的数量级是，原子直径的数量级是1010m，D错误。错误。典例典例 2AB对点训练对点训练2(多多选)下列关于原子核式下列关于原子核式结构理构理论说法正确的是法正确的是()A是通是通过发现电子子现象得出来的象得出来的B原子的中心有个核，叫作原子
18、核原子的中心有个核，叫作原子核C原子的正原子的正电荷均匀分布在整个原子中荷均匀分布在整个原子中D原原子子的的全全部部正正电荷荷和和几几乎乎全全部部质量量都都集集中中在在原原子子核核里里，带负电的的电子子在在核外旋核外旋转解解析析：原原子子的的核核式式结结构构模模型型是是在在粒粒子子的的散散射射实实验验结结果果的的基基础础上上提提出出的的，A错错误误。原原子子中中绝绝大大部部分分是是空空的的，带带正正电电的的部部分分集集中中在在原原子子中中心心一一个个很很小小的的范范围围，称称为为原原子子核核，B正正确确，C错错误误。原原子子核核集集中中了了原原子子全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量，带负电的电子在核外旋转，带负电的电子在核外旋转，D正确。正确。BD素素 养养 提提 升升粒子散射过程中的受力及能量转化情况粒子散射过程中的受力及能量转化情况2库仑力对库仑力对粒子的做功情况粒子的做功情况(1)当当粒子靠近原子核粒子靠近原子核时，库仑力做力做负功，功，电势能增加。能增加。(2)当当粒子粒子远离原子核离原子核时，库仑力做正功，力做正功，电势能减小。能减小。3粒子的能量转化情况粒子的能量转化情况仅有有库仑力力做做功功，能能量量只只在在电势能能和和动能能之之间相相互互转化化，而而总能能量量保保持持不不变。案案 例例答案：答案：2.71014m
