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1、第十八章原子结构第十八章原子结构第第2节原子的核式结构模型节原子的核式结构模型 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接学学 习习目目 标标1理理解解粒粒子子散散射射实实验验的的现现象象与与结结果果，讨讨论论与与分分析析得出的结论得出的结论2理解原子的核式结构模型及其应用理解原子的核式结构模型及其应用19091911年年卢卢瑟瑟福福和和他他的的助助手手做做粒粒子子轰轰击击金金箔箔的的实实验验，获得了重要的发现获得了重要的发现1实验装置实验装置(如下图如下图)由放射源、金箔、荧光屏等组成由放射源、金箔、荧光屏等组成注注：整个实验过程在真空中进行整个实验过程在真空中进行金箔很薄金箔很薄，
2、粒子粒子(24He核核)很容易穿过很容易穿过 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接2实验现象与结果实验现象与结果绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后基基本本上上仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，但但是是有有少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大角角度度的的偏偏转转极极少少数数粒粒子子偏偏转转角角超超过过90，有有的的几几乎乎达达到到180，沿沿原原路路返返回回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得多
3、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卫卫生生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卢卢瑟瑟福福通通过过分分析析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 尝试应用尝试应用1卢卢瑟瑟福福利利用用粒粒子子轰轰击击金金箔箔的的实实验验研研究究原原子子结结构构，正正确确反反映实验结果的示意图是映实验结果的示
4、意图是(D)解解析析：解解答答本本题题要要把把握握以以下下思思路路：粒粒子子发发生生大大角角度度散散射射是是与与原原子子核核接接近近的的结结果果原原子子的的中中心心是是体体积积很很小小的的原原子子核核，原原子子的的绝绝大大部部分分质质量量和和全全部部正正电电荷荷都都集集中中在在原原子子核核上上，当当粒粒子子接接近近原原子子核核的的时时候候，就就会会发发生生大大角角度度散散射射，甚甚至至被被弹弹回回所所以以D选项正确选项正确 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1汤姆孙的枣糕式模型汤姆孙的枣糕式模型汤汤姆姆孙孙于于1898年年提提出出来来原原子子的的枣枣糕糕式式模模型型汤汤姆姆孙孙
5、在在发发现现电电子子后后，便便投投入入了了对对原原子子内内部部结结构构的的探探索索，他他运运用用丰丰富富的的想想象象，提提出出了了原原子子枣枣糕糕模模型型(下下图图)在在这这个个模模型型里里，汤汤姆姆孙孙把把原原子子看看作作一一个个球球体体，正正电电荷荷均均匀匀地地分分布布在在整整个个球球内内，电电子子像像枣枣糕糕上上的的枣枣子子一一样样嵌嵌在在球球中中，被被正正电电荷荷吸吸引引着着原原子子内内正正、负负电电荷荷相相等等，因因此此原原子子的的整整体体呈呈中中性性汤汤姆姆孙孙的的模模型型是是第第一一个个有有一定科学依据的原子结构模型一定科学依据的原子结构模型注注：汤汤姆姆孙孙的的原原子子结结构构
6、模模型型虽虽然然能能解解释释一一些些实实验验事事实实，但但这这一一模模型型很很快快就就被被新新的的实实验验事事实实所所否否定定不不过过它它的的意意义义却却极极其其深深远远，电电子子的的发发现现使使我我们们认认识识到到原原子子是是有有结结构构的的，并并用用汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型型可可以以粗粗略略解解释释原原子子发发光光问问题题，为为我我们们揭揭开开了了原原子子结结构构研研究究的帷幕的帷幕2原子的核式结构原子的核式结构卢卢瑟瑟福福依依据据粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果，提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构：在在原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的核核，叫叫原原子子核核原原子子
7、的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在核核里里，带带负负电电的的电电子子在在核核外外空空间间绕绕核旋转核旋转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如下图所示实验现象如下图所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子核核的的库库仑仑斥斥力力而而发生大角度的
8、偏转发生大角度的偏转注注：(1)原原子子内内部部是是十十分分“空空旷旷”的的原原子子直直径径的的数数量量级级为为 ，原原子子核核直直径径的的数数量量级级为为 m，两两者者相相差差十十万万倍倍，而而体体积积的的差差别别就就更更大大了了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场的的话话，则则原原子子核核就像足球场中的一粒米就像足球场中的一粒米(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力影响的结果斥力影响的结果 尝试应用尝试应用2下列叙述属于卢瑟福下列叙述属于卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果(C)A证明了质子的存在
9、证明了质子的存在B证明了原子核是由质子和中子组成的证明了原子核是由质子和中子组成的C证证明明了了原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在一一个个很很小的核里小的核里D说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动解解析析：该该题题要要考考查查的的是是粒粒子子散散射射实实验验对对人人类类认认识识原原子子结结构构的的贡贡献献只只要要学学生生了了解解粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果及及核核式式结结构构的的建建立立过程过程，不难得出正确答案。不难得出正确答案。粒粒子子散散射射实实验验发发现现了了原原子子内内存存在在一一个个集集中中了
10、了全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量的的核核数数年年后后卢卢瑟瑟福福发发现现核核内内有有质质子子并并预预测测核核内内存存在在中子中子3卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况(D)A原子核内存在电子原子核内存在电子B原子的大小为原子的大小为 mC原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里解解析析：原原子子核核内内无无电电子子，A错错；粒粒子子散散射射实实验验未未能能判判定定原原子子大大小小为为 m，B错错；原原子子的的
11、所所有有正正电电荷荷和和几几乎乎所所有有质质量量分分布布在原子核内在原子核内，C错、错、D对对在在卢卢瑟瑟福福的的粒粒子子散散射射实实验验中中，某某一一粒粒子子经经过过某某一一原原子子核核附附近近时时的的轨轨迹迹如如图图所所示示图图中中P、Q为为轨轨迹迹上上的的点点，虚虚线线是是经经过过P、Q两两点点并并与与轨轨迹迹相相切切的的直直线线，两两虚虚线线和和轨轨迹迹将将平平面面分分为为四四个个区区域域不不考考虑虑其其他他原原子子核核对对粒粒子子的的作作用用，则则关关于于该该原原子子核核的的位位置，正确的是置，正确的是()A一定在一定在区域区域B可能在可能在区域区域C可能在可能在区域区域D一定在一定
12、在区域区域【审审题题指指导导】(1)粒粒子子散散射射实实验验的的现现象象为为：绝绝大大多多数数粒粒子子几几乎乎不不发发生生偏偏转转，少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大的的角角度度偏偏转转，极极少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转(偏偏转转角角度度超超过过90，有有的的甚甚至至几几乎乎达达到到180，被反弹回来被反弹回来)(2) 曲曲线线运运动动中中合合外外力力的的方方向向应应指指向向曲曲线线的的凹凹侧侧，据据此此可可得得出出原子核可能区域原子核可能区域 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接解解析析：卢卢瑟瑟福福通通过过粒粒子子散散射射并并由由此此提提出出了了原原子子
13、的的核核式式结结构构模模型型，正正电电荷荷全全部部集集中中在在原原子子核核内内，粒粒子子带带正正电电，同同种种电电荷荷相相互互排排斥斥，若若在在区区域域粒粒子子轨轨迹迹将将向向上上偏偏转转，由由轨轨迹迹的的弯弯曲曲方向知道排斥力向下方向知道排斥力向下，所以原子核一定在所以原子核一定在区域区域答案：答案：A点点评评：本本题题考考查查粒粒子子散散射射实实验验与与原原子子核核式式结结构构模模型型的的关关系系，熟悉课本相关内容即可选中熟悉课本相关内容即可选中 变式训练变式训练1关于关于粒子散射实验粒子散射实验，下列说法不正确的是下列说法不正确的是(C) 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链
14、接A只有极少数只有极少数粒子发生了大角度散射粒子发生了大角度散射B粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果说说明明了了带带正正电电的的物物质质只只占占整整个个原原子子的很小空间的很小空间C粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小D粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果否否定定了了汤汤姆姆孙孙给给出出的的原原子子“枣枣糕糕模模型型”解解析析：粒粒子子散散射射实实验验的的内内容容是是：绝绝大大多多数数粒粒子子几几乎乎不不发发生生偏偏转转；少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大角角度度的的偏偏转转；极极少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转(偏偏转转角角度度超超过过
15、90，有有的的甚甚至至几几乎乎达达到到180，被被反反弹弹回来回来)，故故A正确；正确； 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接从从绝绝大大多多数数粒粒子子几几乎乎不不发发生生偏偏转转，可可以以推推测测使使粒粒子子受受到到排排斥斥力力的的核核体体积积极极小小，所所以以带带正正电电的的物物质质只只占占整整个个原原子子的的很很小小空空间间，否否定定了了汤汤姆姆生生给给出出的的原原子子“枣枣糕糕模模型型”，B、D正正确确；粒粒子子在在靠靠近近原原子子核核的的过过程程中中，静静电电力力做做负负功功，动动能能减减小小，电势能增大电势能增大，故故C错误错误(多选多选)下列说法正确的是下列说法正
16、确的是()A黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B光的波长越短，光子的能量越小光的波长越短，光子的能量越小C粒粒子子散散射射实实验验中中少少数数粒粒子子发发生生较较大大偏偏转转是是卢卢瑟瑟福福猜猜想想原原子核式结构模型的主要依据子核式结构模型的主要依据D在在以以打打点点计计时时器器、两两个个小小车车、长长直直木木板板为为主主要要器器材材验验证证动动量守恒的实验中，实验前不用量守恒的实验中，实验前不用“平衡摩擦力平衡摩擦力”【审审题题指指导导】(1)黑黑体体辐辐射射随随着着波波长长越越短短温温度度越越高高辐辐射射越越强强；由爱因斯坦
17、的光子说可知由爱因斯坦的光子说可知，光子频率越大，光子能量越大，光子频率越大，光子能量越大(2)卢卢瑟瑟福福根根据据粒粒子子散散射射实实验验提提出出了了原原子子核核式式结结构构模模型型；当当系系统统所所受受合合外外力力为为零零时时，系系统统动动量量守守恒恒，验验证证动动量量守守恒恒定定律律时时受受小车外力的影响小车外力的影响解解析析：黑黑体体辐辐射射随随着着波波长长越越短短温温度度越越高高辐辐射射越越强强，所所以以黑黑体体辐辐射射电电磁磁波波的的强强度度按按波波长长的的分分布布只只与与黑黑体体的的温温度度有有关关，故故A正正确确；光光的的波波长长越越短短，光光的的频频率率越越高高，光光子子的的
18、能能量量越越大大，故故B错错误误；粒粒子子散散射射实实验验中中少少数数粒粒子子发发生生较较大大偏偏转转，据据此此卢卢瑟瑟福福提提出出了了原原子子核核式式结结构构模模型型，故故C正正确确；在在以以打打点点计计时时器器、两两个个小小车车、长长直直木木板板为为主主要要器器材材验验证证动动量量守守恒恒的的实实验验中中需需要要平平衡衡摩摩擦擦力力，以以避免外力对实验的影响，故避免外力对实验的影响，故D错误错误答案：答案：AC 变式训练变式训练2(多选多选)下列叙述正确的有下列叙述正确的有(AB)A光电效应和康普顿效应都证实了光具有粒子性光电效应和康普顿效应都证实了光具有粒子性B卢卢瑟瑟福福在在粒粒子子散
19、散射射实实验验的的基基础础上上，提提出出了了原原子子的的核核式式结结构模式构模式C紫紫外外线线照照射射某某金金属属表表面面时时发发生生了了光光电电效效应应，则则红红外外线线也也一定可以使该金属发生光电效应一定可以使该金属发生光电效应D在在粒粒子子散散射射实实验验中中，粒粒子子碰碰撞撞不不到到电电子子，是是因因为为电电子子体积极小体积极小解解析析：光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应都都证证实实了了光光具具有有粒粒子子性性，而而不不是是波波动动性性，故故A正正确确；卢卢瑟瑟福福在在粒粒子子散散射射实实验验的的基基础础上上，并并提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模式式，故故B正正确确；
20、紫紫外外线线照照射射某某金金属属表表面面时时发发生生了了光光电电效效应应，因因紫紫外外线线的的频频率率小小于于红红外外线线，则则红红外外线线一一定定不不可可以以使使该该金金属属发发生生光光电电效效应应，故故C错错误误；由由于于电电子子的的质质量量较较小小，粒粒子子与与电电子子相相碰碰，就就像像子子弹弹碰碰到到灰灰尘尘一一样样，故故D错误错误根根据据粒粒子子散散射射实实验验，卢卢瑟瑟福福提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模型型下下图图表表示示了了原原子子核核式式结结构构模模型型的的粒粒子子散散射射图图景景图图中中实实线线表表示示粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹其其中中一一个个粒粒子子在在从从
21、a运运动动到到b、再再运运动动到到c的的过过程程中中(粒粒子子在在b点点时时距距原原子子核核最最近近)，下下列列判判断断正正确确的的是是()A粒子的动能先增大后减小粒子的动能先增大后减小B粒子的电势能先增大后减小粒子的电势能先增大后减小C粒子的加速度先变小后变大粒子的加速度先变小后变大D电场力对电场力对粒子先做正功后做负功粒子先做正功后做负功【审审题题指指导导】(1)粒粒子子在在原原子子核核形形成成的的电电场场中中运运动动时时，电电荷荷间间的的电电场场力力做做功功，根根据据电电场场力力做做功功情情况况，即即可可判判断断粒粒子子动动能能、电势能的变化情况电势能的变化情况(2)根根据据点点电电荷荷
22、周周围围电电场场线线分分布布情情况况可可知知各各处处电电场场强强度度大大小小，进而判断电场力和加速度的大小进而判断电场力和加速度的大小解解析析：粒粒子子受受到到斥斥力力作作用用，根根据据电电场场力力做做功功特特点点可可知知：从从a运运动动b过过程程中中电电场场力力做做负负功功，电电势势能能增增加加，动动能能减减小小，从从b运运动动到到c过过程程中中，电电场场力力做做正正功功，电电势势能能减减小小，动动能能增增加加，A、D错误错误，B正确；正确；根根据据点点电电荷荷周周围围电电场场可可知知，距距离离原原子子核核近近的的地地方方电电场场强强度度大大，故故越越靠靠近近原原子子核核加加速速度度越越大大
23、，因因此此粒粒子子加加速速度度先先增增大大后后减减小小，故故C错误错误答案：答案：B 变式训练变式训练3对对粒子散射实验粒子散射实验，下列描述正确的是下列描述正确的是(C)A绝大多数绝大多数粒子穿过金箔时都会明显改变运动方向粒子穿过金箔时都会明显改变运动方向B少数少数粒子穿过金箔时会被反向弹回粒子穿过金箔时会被反向弹回C散射角度大的散射角度大的粒子受原子核的作用力也大粒子受原子核的作用力也大D无论散射角度大小无论散射角度大小，粒子的机械能总是守恒的粒子的机械能总是守恒的解解析析：明明确确粒粒子子散散射射实实验验现现象象以以及及造造成成这这种种现现象象的的原原因因，正正确确利利用用机机械械能能守
24、守恒恒条条件件判判断断机机械械能能是是否否守守恒恒粒粒子子散散射射实实验验的的内内容容是是：绝绝大大多多数数粒粒子子几几乎乎不不发发生生偏偏转转；少少数数粒粒子子发发生生了了较较大大的的角角度度偏偏转转；极极少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转(偏偏转转角角度度超超过过90，有有的的甚甚至至几几乎乎达达到到180，被被反反弹弹回回来来)，故故A、B错错误误；造造成成粒粒子子散散射射角角度度大大的的原原因因是是受受到到的的原原子子核核的的斥斥力力比比较较大大，故故C正正确确；粒粒子子运运动动过过程程中中受受到到除除重重力力之之外外的的斥斥力力作作用用，因因此此机机械械能能不守恒不守恒，故故D错误错误
