第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、第第2 2節(jié)節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型 第十八章原子結(jié)構(gòu)第十八章原子結(jié)構(gòu) 人教版選修人教版選修3-53-5在十九世紀(jì)末，科學(xué)家們就根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的事實對在十九世紀(jì)末，科學(xué)家們就根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的事實對原子的結(jié)構(gòu)提出了許多模型。其中最具影響的是原子的結(jié)構(gòu)提出了許多模型。其中最具影響的是湯姆孫提出的湯姆孫提出的“西瓜模型西瓜模型”交流討論：交流討論： 你知道湯姆孫提出的你知道湯姆孫提出的“西瓜模型西瓜模型”是怎樣的嗎？是怎樣的嗎？你知道湯姆遜提出的“西瓜模型”是怎樣的嗎？原子正電部分均勻地分布在整個原子，而電子對原子正電部分均勻地分布在整個原子，而電子對稱地鑲嵌在正電背景中（比如可以考慮氫原子

2、），稱地鑲嵌在正電背景中（比如可以考慮氫原子），可以證明這樣做可以達到受力平衡，并且是穩(wěn)定可以證明這樣做可以達到受力平衡，并且是穩(wěn)定平衡。這就是所謂原子的湯姆遜模型，更形象的平衡。這就是所謂原子的湯姆遜模型，更形象的說法是西瓜模型，說法是西瓜模型，西瓜籽是電子西瓜籽是電子，而，而西瓜瓤是正西瓜瓤是正電部分電部分 電子電子正電荷正電荷 英籍新西蘭物理學(xué)家盧瑟福認為，要了解原子英籍新西蘭物理學(xué)家盧瑟福認為，要了解原子里到底有什么東西，最好用里到底有什么東西，最好用“炮彈炮彈”打到原子里面打到原子里面去試探一下。去試探一下。請同學(xué)們結(jié)合課本，猜猜盧瑟福所說的請同學(xué)們結(jié)合課本，猜猜盧瑟福所說的“炮炮彈

3、彈”指的是什么？指的是什么？ 1909190919111911年，英國物理學(xué)年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手們進行了家盧瑟福和他的助手們進行了粒子散射實驗粒子散射實驗盧盧瑟瑟福福著名的著名的粒子散射實驗粒子散射實驗絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)極少數(shù)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90有的甚至幾乎被有的甚至幾乎被“撞了回來撞了回來”。1 1、絕大多數(shù)、絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進方向前進2 2、少數(shù)、少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)

4、粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)3 3、有極少數(shù)、有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過了粒子的偏轉(zhuǎn)超過了9090，有的甚至幾，有的甚至幾乎達到乎達到180180。粒子散射實驗的結(jié)果粒子散射實驗的結(jié)果 粒子射入金箔時難免與電子碰撞，是否粒子射入金箔時難免與電子碰撞，是否需要考慮電子對需要考慮電子對粒子的影響？粒子的影響？想一想：想一想： 粒子粒子的質(zhì)量約為的質(zhì)量約為6.6810-27kg，電子電子的質(zhì)量約的質(zhì)量約為為9.110-31kg。 粒子跟電子碰撞過程中，兩者動量的變化量相粒子跟電子碰撞過程中，兩者動量的變化量相等。由于前者質(zhì)量是后者的等。由于前者質(zhì)量是后者的7300多倍，在碰撞前多倍，在碰撞前后，質(zhì)量大的后，質(zhì)量

5、大的粒子速度幾乎不變，而質(zhì)量小的粒子速度幾乎不變，而質(zhì)量小的電子速度要發(fā)生改變。電子速度要發(fā)生改變。 因此，因此，粒子與電子正碰時，不會出現(xiàn)被反彈回粒子與電子正碰時，不會出現(xiàn)被反彈回來的現(xiàn)象。發(fā)生非對心碰時，來的現(xiàn)象。發(fā)生非對心碰時，粒子也不會有大粒子也不會有大角度的偏轉(zhuǎn)?？梢?，電子使角度的偏轉(zhuǎn)?？梢?，電子使粒子在速度的大小粒子在速度的大小和方向上的改變都是十分微小的。和方向上的改變都是十分微小的。思考：如果原子結(jié)構(gòu)是湯姆孫的思考：如果原子結(jié)構(gòu)是湯姆孫的“西瓜模型西瓜模型”，那么那么粒子散射實驗還能觀察到以上實驗現(xiàn)象嗎粒子散射實驗還能觀察到以上實驗現(xiàn)象嗎？如果不能，那么如果不能，那么粒子穿過粒

6、子穿過“西瓜模型西瓜模型”原子的原子的軌跡是怎樣的呢？軌跡是怎樣的呢？：粒子粒子湯姆孫的湯姆孫的“西瓜模型西瓜模型”原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)電子電子正電荷正電荷原子的核式結(jié)構(gòu)的提出原子的核式結(jié)構(gòu)的提出帶負電的電子在核外空間繞著帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)核旋轉(zhuǎn)在原子的中心有一個很小的核，在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核叫做原子核原子的全部正電荷和幾乎全部原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里質(zhì)量都集中在原子核里：電子：電子 ： 原子核原子核請根據(jù)以上實驗結(jié)果畫出請根據(jù)以上實驗結(jié)果畫出粒子散射的大概軌跡圖粒子散射的大概軌跡圖：粒子粒子： 原子核原子核原子核的電荷和尺度原子核的電荷和尺度

7、 根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，粒子散射的實驗數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計出原可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，還可以估計出原子核的大小。子核的大小。 （1 1）原子的半徑數(shù)量級約為）原子的半徑數(shù)量級約為1010-10-10米、原子核半徑數(shù)量級米、原子核半徑數(shù)量級約為約為1010-15-15米，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之米，原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一。一。 （2 2）原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周）原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)相等。也就是說原子由帶電荷期表內(nèi)的原子

8、序數(shù)相等。也就是說原子由帶電荷+Ze+Ze的核的核與核外與核外Z Z個電子組成。個電子組成。 （3 3）電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對它的庫侖力。）電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對它的庫侖力。 體育場體育場原子原子原子核原子核水珠水珠課外學(xué)識拓展課外學(xué)識拓展 原子核之父原子核之父盧瑟福盧瑟福 延伸：盧瑟福利用延伸：盧瑟福利用粒子散射實驗提出了原粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型以后，又用子的核式結(jié)構(gòu)模型以后，又用粒子做實驗取粒子做實驗取得了什么成就？得了什么成就？HONH1117814742e 在在1919年，盧瑟福成功地實現(xiàn)年，盧瑟福成功地實現(xiàn)了人類有史以來第一次人工核反應(yīng)。了人類有史以來第

9、一次人工核反應(yīng)。他用他用粒子擊中氮核后使之發(fā)生了很粒子擊中氮核后使之發(fā)生了很大變化，并從核反應(yīng)的過程中觀察到大變化，并從核反應(yīng)的過程中觀察到了一種新的粒子了一種新的粒子質(zhì)子（質(zhì)子（ 氫核）。氫核）。H11【反饋練習(xí)反饋練習(xí)】 1 1、在用、在用粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察粒子轟擊金箔的實驗中，盧瑟福觀察到的到的粒子的運動情況是粒子的運動情況是: : A A、全部、全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進進 B B、絕大多數(shù)、絕大多數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回向前進，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)

10、甚至被彈回 C C、少數(shù)、少數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回進，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D D、全部、全部粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)2 2、盧瑟福、盧瑟福粒子散射實驗的結(jié)果粒子散射實驗的結(jié)果: : A A、證明了質(zhì)子的存在、證明了質(zhì)子的存在 B B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中、說明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上在一個很小的核上 D D、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運、說明原子的電子只能

11、在某些不連續(xù)的軌道上運動動3、在、在粒子散射實驗中，使少數(shù)粒子散射實驗中，使少數(shù)粒子發(fā)生大角粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對粒子的粒子的 ： A、萬有引力、萬有引力 B、庫侖力、庫侖力 C、磁場力、磁場力 D、核力、核力4、在、在粒子散射實驗中，我們并沒有考慮到粒子散射實驗中，我們并沒有考慮到粒子粒子跟電子的碰撞，這是因為跟電子的碰撞，這是因為:A.電子的體積小，以至于粒子幾乎碰不到它電子的體積小，以至于粒子幾乎碰不到它B.粒子跟電子碰撞時，損失的能量很小，可以忽粒子跟電子碰撞時，損失的能量很小，可以忽略不計略不計C.粒子跟各個電子碰撞的效果相互抵消粒子跟各個電子碰撞的效果相互抵消D.電子在核外是均勻的，所以電子在核外是均勻的，所以粒子受電子作用的粒子受電子作用的合力為零合力為零5 5、當(dāng)、當(dāng)粒子被重核散射時，如圖所示的運粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的動軌跡哪些是不可能存在的 BCDAB、C6、下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中，錯誤的是：、下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中，錯誤的是： A、原子中絕大部分是空的，原子核位于原子、原子