最新201X版 第18章 2　原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、2原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解粒子散射實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(重點(diǎn))2.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容(重點(diǎn)、難點(diǎn))3.了解盧瑟福的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)方法，培養(yǎng)抽象思維能力(重點(diǎn)) 粒 子 散 射 實(shí) 驗(yàn)1湯姆孫原子模型湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌在球中圖18­2­12粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置：粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)的粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至有極個(gè)別粒子被反彈回來(lái)

2、(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型1盧瑟福為了證實(shí)湯姆孫原子模型的正確性進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)()2粒子散射實(shí)驗(yàn)中大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈(×)3盧瑟福否定了湯姆孫模型，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型()1粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？【提示】粒子帶正電，粒子受原子中帶正電的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射2湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型為什么被盧瑟福否定掉？【提示】按照湯姆孫的“棗糕”原子模型，粒子如果從原子之間或原子的中心軸線穿過(guò)時(shí)，它受到周?chē)恼?fù)電荷作用的庫(kù)侖力是平衡的，粒子不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)；如果粒子偏離原子的中心軸線穿過(guò)，兩側(cè)電荷作用的庫(kù)侖力相當(dāng)于

3、一部分被抵消，粒子偏轉(zhuǎn)很?。蝗绻Ｗ诱龑?duì)著電子射來(lái)，質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子的電子不可能使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，更不可能使它反彈所以粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了湯姆孫的原子模型湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后對(duì)于原子的結(jié)構(gòu)提出了“棗糕”原子模型，盧瑟福為尋找實(shí)驗(yàn)依據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)探討1：粒子散射實(shí)驗(yàn)有何意義？【提示】(1)否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型(2)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型探討2：由粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為何可以說(shuō)明原子核尺度很小，但幾乎占有全部質(zhì)量？【提示】絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，說(shuō)明帶正電荷部分很小，少數(shù)粒子被“撞了回來(lái)”說(shuō)明遇到了質(zhì)量很大的部分1裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖18­

4、;2­2所示圖18­2­22現(xiàn)象及解釋(1)絕大多數(shù)的粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)大多數(shù)粒子離金原子核較遠(yuǎn)(2)少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的粒子是由于離金原子核較近，庫(kù)侖斥力較大(3)極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，有的幾乎達(dá)到180°.正對(duì)或基本正對(duì)著金原子核入射的粒子在庫(kù)侖斥力作用下先減速至較小速度然后加速遠(yuǎn)離金原子核3實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程在真空中進(jìn)行(2)金箔需要做得很薄，粒子才能穿過(guò)(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄另外一點(diǎn)就是金的原子序數(shù)大，粒子與金核間的庫(kù)侖斥力大，偏轉(zhuǎn)明顯1(多選)如圖18

5、73;2­3所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是()圖18­2­3A放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)要比A位置少很多D放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光【解析】在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，粒子穿過(guò)金箔后，絕大多數(shù)粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，故A正確；少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，極個(gè)別粒子被反射回來(lái)，故B、D錯(cuò)誤，C正

6、確【答案】AC2(多選)由粒子的散射實(shí)驗(yàn)可以得出的正確結(jié)論有()A原子中絕大部分是空的B原子中全部正電荷都集中在很小的范圍內(nèi)C原子內(nèi)有中子D原子中存在著帶負(fù)電的電子【答案】AB3在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫(huà)出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過(guò)程的徑跡，其中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()【解析】粒子與原子核相互排斥，運(yùn)動(dòng)軌跡與原子核越近，力越大，運(yùn)動(dòng)方向變化越明顯，故只有C正確【答案】C(1)分析粒子散射實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)注意是“絕大多數(shù)”“少數(shù)”還是“極少數(shù)”粒子的行為.“大角度偏轉(zhuǎn)”只是少數(shù)粒子的行為.(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)是得出原子核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，間接地構(gòu)建出原

7、子結(jié)構(gòu)的微觀圖景.盧 瑟 福 的 核 式 結(jié) 構(gòu) 模 型1核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個(gè)很小的核，叫原子核它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，電子在核外空間運(yùn)動(dòng)2原子核的電荷與尺度1原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上()2原子中所有正電荷都集中在原子核內(nèi)()3核電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，也等于中子數(shù)(×)1原子中的原子核所帶的電荷量有何特點(diǎn)？【提示】原子核帶正電，所帶電荷量與核外電子所帶的電荷量絕對(duì)值相等2原子核的大小在整個(gè)原子中占有多大的比例？【提示】原子半徑數(shù)量級(jí)是1010m，而原子核半徑數(shù)量級(jí)是1015m，二者相差10萬(wàn)倍之多，故原子核在原子中所占的體積是很小

8、的湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后建立了“棗糕”模型，盧瑟福根據(jù)粒散射實(shí)驗(yàn)推翻了“棗糕”模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型探討1：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型是最科學(xué)的嗎？【提示】盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型是比湯姆孫的“棗糕”模型更科學(xué)的模型，但不是最科學(xué)的模型，隨著人們認(rèn)識(shí)水平的不斷提高，原子結(jié)構(gòu)模型也在不斷更新探討2：如何理解原子內(nèi)絕大部分是空的？【提示】原子核的半徑數(shù)量級(jí)為1015 m，原子的半徑數(shù)量級(jí)為1010 m，原子核的體積只相當(dāng)于原子體積的105，故原子內(nèi)部絕大部分是空的1原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的根本區(qū)別.核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲?，正電荷集中在一個(gè)很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電

9、子均勻嵌在原子球體內(nèi)2.原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與核外的電子數(shù)相等3原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)4原子半徑的數(shù)量級(jí)是1010m，原子核半徑的數(shù)量級(jí)是1015m，兩者相差10萬(wàn)倍之多4(多選)盧瑟福對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋是()A使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要原因是原子中電子對(duì)粒子的作用力B使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫(kù)侖力C原子核很小，粒子接近它的機(jī)會(huì)很小，所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)D能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的粒子是穿過(guò)原子時(shí)離原子核近的粒子【解析】原子核帶正電，與粒子之間存在庫(kù)侖力，當(dāng)粒子靠近原子核時(shí)受庫(kù)侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)它的影響可忽略，故A錯(cuò)，B對(duì)

10、；由于原子核非常小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)時(shí)離核較遠(yuǎn)因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，只有離核很近的粒子受到的庫(kù)侖力較大，方向改變較多，故C、D對(duì)【答案】BCD5(多選)在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果兩個(gè)具有相同能量的粒子，從不同大小的角度散射出來(lái)，則散射角度大的粒子()A更接近原子核B更遠(yuǎn)離原子核C受到一個(gè)以上的原子核作用D受到原子核較大的沖量作用【解析】由于原子的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子核的體積，當(dāng)粒子穿越某一個(gè)原子的空間時(shí)，其他原子核距粒子相對(duì)較遠(yuǎn)，而且其他原子核對(duì)粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的這個(gè)粒子并非由于受到多個(gè)原子核作用，C錯(cuò)；由庫(kù)侖定律可知，粒子受到的斥力與距離的平方成反比，粒子距原子核越近，斥力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)酱?，即散射角度越大，A對(duì)，B錯(cuò)；當(dāng)粒子受到原子核較大的沖量作用時(shí)，速度的變化量就大，則散射角度就大，D對(duì)【答案】AD6在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)在粒子最接近原子核時(shí)，關(guān)于描述粒子的有關(guān)物理量情況正確的是()A動(dòng)能最大B勢(shì)能最小C勢(shì)能最大D粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小【解析】粒子和金原子核都帶正電，庫(kù)侖力表現(xiàn)為斥力，兩者距離減小時(shí)，