高中物理第2章原子結(jié)構(gòu)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案魯科版選修3_5.doc

第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型目標(biāo)定位1.了解粒子散射實(shí)驗的實(shí)驗裝置、實(shí)驗原理和實(shí)驗現(xiàn)象.2.理解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型一、粒子散射實(shí)驗1實(shí)驗裝置(如圖1)：圖12實(shí)驗方法用由放射源發(fā)射的粒子束轟擊金箔，利用熒光屏接收，探測通過金箔后的粒子分布情況3實(shí)驗結(jié)果絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，有的甚至被原路彈回，粒子被反射回來的概率竟然有.二、盧瑟福原子模型1核式結(jié)構(gòu)模型原子內(nèi)部有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷以及幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動原子的核式結(jié)構(gòu)模型又被稱為行星模型2原子的大?。?1)原子直徑數(shù)量級：1010 m.(2)原子核直徑數(shù)量級：1015 m.一、對粒子散射實(shí)驗的理解1裝置：放射源、金箔、熒光屏等，如圖2所示 圖22現(xiàn)象：(1)絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)(2)少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)(3)極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90，有的幾乎達(dá)到180.3注意事項：(1)整個實(shí)驗過程在真空中進(jìn)行(2)粒子是氦原子核，體積很小，金箔需要做得很薄，粒子才能穿過4湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射【例1】 (多選)如圖3為盧瑟福所做的粒子散射實(shí)驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，下述說法中正確的是()圖3A相同時間內(nèi)在A時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B相同時間內(nèi)在B時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A時稍少些C放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少D放在C、D位置時屏上觀察不到閃光答案AC解析在盧瑟福粒子散射實(shí)驗中，粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，故A正確；少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90，極個別粒子反彈回來，所以在B位置只能觀察到少數(shù)的閃光，在C、D兩位置能觀察到的閃光次數(shù)極少，故B、D錯，C對借題發(fā)揮解決粒子散射實(shí)驗問題的技巧1熟記實(shí)驗裝置及原理2理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)(1)核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變(2)湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射(3)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用(4)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時運(yùn)動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質(zhì)量、電荷量都集中在體積很小的核內(nèi)針對訓(xùn)練1(多選)圖4用粒子撞擊金原子核發(fā)生散射，圖4中關(guān)于粒子的運(yùn)動軌跡正確的是()Aa BbCc Dd答案CD解析粒子受金原子核的排斥力，方向沿兩者的連線方向，運(yùn)動軌跡彎向受力方向的一側(cè)，A、B均錯誤；離原子核越近，粒子受到的斥力越大，偏轉(zhuǎn)越大，C、D正確二、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型1內(nèi)容：在原子中心有一個很小的核，叫原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)2對粒子散射實(shí)驗現(xiàn)象的解釋(1)當(dāng)粒子穿過原子時，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，運(yùn)動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數(shù)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)(2)只有當(dāng)粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，偏轉(zhuǎn)角才很大，而這種機(jī)會很少(3)如果粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180，這種機(jī)會極小，如圖5所示 圖53數(shù)量級：原子的半徑數(shù)量級為1010 m，原子核半徑的數(shù)量級為1015 m【例2】下列對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，錯誤的是()A原子中絕大部分是空的，原子核很小B電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)，向心力為庫侖力C原子的全部正電荷都集中在原子核里D原子核直徑的數(shù)量級大約為1010 m答案D解析盧瑟福粒子散射實(shí)驗的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫模型，盧瑟福提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級為1015 m，而原子直徑的數(shù)量級為1010 m，是原子核直徑的十萬倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負(fù)電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉(zhuǎn)，所以本題應(yīng)選D.針對訓(xùn)練2在盧瑟福粒子散射實(shí)驗中，只有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里B正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C原子中存在著帶負(fù)電的電子D原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的答案A解析原子的核式結(jié)構(gòu)正是建立在粒子散射實(shí)驗結(jié)果基礎(chǔ)上的，C、D的說法沒有錯，但與題意不符粒子散射實(shí)驗的理解1在粒子的散射實(shí)驗中，使少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對粒子的()A萬有引力 B庫侖力C磁場力 D核力答案B2英國物理學(xué)家盧瑟福用粒子轟擊金箔，為了解釋實(shí)驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，如圖所示，O表示金原子核的位置，曲線ab和cd表示經(jīng)過金原子核附近的粒子的運(yùn)動軌跡，能正確反映實(shí)驗結(jié)果的圖是()答案D解析粒子散射實(shí)驗的原因是粒子與金原子核間存在庫侖斥力，因此僅有D圖正確原子的核式結(jié)構(gòu)模型3(多選)盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有()A原子的中心有個核，叫原子核B原子的正電荷均勻分布在整個原子中C原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)D帶負(fù)電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn)答案ACD解析盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容是：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)，由此可見，B選項錯誤，A、C、D選項正確4(多選)盧瑟福對粒子散射實(shí)驗的解釋是()A使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要是原子中電子對粒子的作用力B使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C原子核很小，粒子接近它的機(jī)會很小，所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進(jìn)D能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的粒子是穿過原子時離原子核近的粒子答案BCD解析原子核帶正電，與粒子間存在庫侖力，當(dāng)粒子靠近原子核時受庫侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對它的影響可忽略，故A錯，B對；由于原子核非常小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時離核較遠(yuǎn)因而運(yùn)動方向幾乎不變，只有離核很近的粒子受到的庫侖力較大，方向改變較多，故C、D對.(時間：60分鐘)題組一對粒子散射實(shí)驗的理解1關(guān)于粒子散射實(shí)驗裝置的描述，下列說法中正確的是()A實(shí)驗器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B金箔的厚度對實(shí)驗無影響C如果不用金箔改為鋁箔，就不會發(fā)生散射現(xiàn)象D實(shí)驗裝置放置在空氣中和真空中都可以答案A解析實(shí)驗用的器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡，放大鏡可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動不同的方向，對散射的粒子進(jìn)行觀察，A對；實(shí)驗用的金箔的厚度極小，如果厚度增大，粒子穿過金箔時必然受到較大的阻礙作用而影響實(shí)驗結(jié)果，B錯；如果改用鋁箔，鋁的原子核的電量仍然大粒子很多，當(dāng)粒子靠近鋁原子核時，庫侖斥力仍然很大，散射實(shí)驗現(xiàn)象仍能夠發(fā)生，C錯；空氣的流動和塵埃對粒子的運(yùn)動產(chǎn)生較大影響，且粒子在空氣中由于電離作用，只能前進(jìn)很短距離，使實(shí)驗無法進(jìn)行，故實(shí)驗裝置是放在真空中進(jìn)行的，D錯2盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)是用粒子轟擊金箔，實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)粒子()A全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)B絕大多數(shù)沿原方向穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回C絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過D全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)答案B解析盧瑟福的粒子散射實(shí)驗結(jié)果是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，故選項A錯誤粒子被散射時只有少數(shù)發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180，故選項B正確，選項C、D錯誤3在粒子散射實(shí)驗中，使粒子散射的原因是()A粒子與原子核外電子碰撞B粒子與原子核發(fā)生接觸碰撞C粒子發(fā)生明顯衍射D粒子與原子核的庫侖斥力作用答案D解析粒子與原子核外電子的作用是很微弱的，由于原子核的質(zhì)量和電荷量很大，粒子與原子核很近時，庫侖斥力很強(qiáng)，足可以使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至反向彈回，使粒子散射的原因是庫侖斥力，D對4如圖所示，X表示金原子核，粒子射向金箔被散射，若它們的入射時的動能相同，其偏轉(zhuǎn)軌跡可能是圖中的() 答案D解析粒子離金核越遠(yuǎn)，其所受斥力越小，軌跡彎曲的就越小，故D對5在粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是()A粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B粒子一直受到原子核的斥力作用C粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D粒子一直受到庫侖斥力，速度一直減小答案B解析粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A、C錯誤，B正確；粒子在靠近金原子核時斥力做負(fù)功，速度減小，遠(yuǎn)離時斥力做正功，速度增大，故D錯誤6(多選)根據(jù)粒子散射實(shí)驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型圖1中虛線表示原子核所形成的電場等勢面，實(shí)線表示一個粒子的運(yùn)動軌跡在粒子從a運(yùn)動到b、再運(yùn)動到c的過程中，下列說法中正確的是()圖1A電場力在ab過程中做負(fù)功，bc過程中做正功，但總功等于零B加速度先變大，后變小Ca、c兩點(diǎn)的動能不相等D其動能與電勢能的和不變答案ABD解析粒子與原子核之間的力為庫侖斥力，從ab庫侖力做負(fù)功，動能減少，電勢能增加，從bc庫侖力做正功，動能增加，且ab與bc庫侖力所做的總功為0，則a、c兩點(diǎn)的動能相等，因此A正確，C錯；因為只有電場力做功，故動能與電勢能之和不變，故D正確；粒子與原子核相距越近，庫侖力越大，加速度越大，故從ac加速度先增大后減小，B正確題組二盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型7盧瑟福的粒子散射實(shí)驗的結(jié)果顯示了下列哪些情況()A原子內(nèi)存在電子B原子的大小為1010 mC原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上D原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)答案D解析根據(jù)粒子散射實(shí)驗現(xiàn)象，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90，可知C錯，A與題意不符；而實(shí)驗結(jié)果不能判定原子的大小為1010 m，B錯，故選D.8(多選)粒子散射實(shí)驗中，當(dāng)粒子最接近金原子核時，粒子符合下列哪種情況()A動能最小B勢能最小C粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D所受金原子核的斥力最大答案AD解析粒子在接近金原子核的過程中，要克服庫侖斥力做功，動能減少，電勢能增加，兩者相距最近時，動能最小，電勢能最大，總能量守恒根據(jù)庫侖定律，距離最近時，斥力最大9速度為107 m/s的粒子從很遠(yuǎn)的地方飛來，與鋁原子核發(fā)生對心碰撞，若粒子的質(zhì)量為4m0，鋁核的質(zhì)量為27m0，它們相距最近時，鋁核獲得的動能是原粒子動能的多少？答案解析在粒子和鋁原子核發(fā)生對心碰撞后，當(dāng)二者速度相同時相距最近，在粒子靠近過程中，由動量守恒得mv0(mm鋁)v共，所以v共10已知電子質(zhì)量為9.11031kg，帶電荷量為1.61019 C，若氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時的軌道半徑為0.5