湯姆孫原子模型

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)第第十四章十四章 原子原子 原子核原子核教學(xué)目的：教學(xué)目的：1知道電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆孫原子模型。2知道 粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子的核式結(jié)構(gòu)模型。3培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、推理分析能力和辨證唯物主義的觀點(diǎn)。教學(xué)過(guò)程：教學(xué)過(guò)程：（認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn) X 射線，天然放射性，電子的三位科學(xué)家倫琴，貝克勒耳，湯姆孫，引入課題。 ）人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是逐步深化的。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒，是不可分割的（原子 atom 這個(gè)字本意是“不可分割的） 。直到十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，1895 年發(fā)現(xiàn) X 射線，1896 年發(fā)現(xiàn)天然放射性，1897 年發(fā)現(xiàn)電子，連續(xù)出現(xiàn)的

2、這三大發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界和哲學(xué)界產(chǎn)生的影響是十分巨大，給整個(gè)物理學(xué)界帶來(lái)了困惑和爭(zhēng)論，有人稱(chēng)作“原理的普遍毀滅” 。 人們認(rèn)識(shí)到原子也是可分的，且具有復(fù)雜的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。研究原子的結(jié)構(gòu)，是本世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)展的重要方面，它推進(jìn)了量子論的發(fā)展，導(dǎo)致量子力學(xué)的創(chuàng)立，使人們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入到一個(gè)更深的層次。引入新課引入新課師：這一章我們將學(xué)習(xí)原子和原子核物理中的一些基本原理，了解原子和原子和的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用。研究對(duì)象是微觀粒子。你們知道原精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)子的結(jié)構(gòu)是怎樣的嗎？生：原子是由電子和原子核組成的 師：這種結(jié)構(gòu)是這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)什么實(shí)驗(yàn)，如何分析推理得到的？ 生：

3、不知道。 師：我們對(duì)原子結(jié)構(gòu)已有所認(rèn)識(shí)，但還不夠全面、系統(tǒng)，特別是還不知道怎樣在實(shí)驗(yàn)和理論的相互推動(dòng)下，使認(rèn)識(shí)得到發(fā)展的。現(xiàn)在，就讓我們沿著歷史發(fā)展的線索來(lái)學(xué)習(xí)。14.114.1 原子核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)原子核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)一電子的發(fā)現(xiàn)一電子的發(fā)現(xiàn)1895 年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線之后，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫對(duì)陰極射線進(jìn)行了更深入的實(shí)驗(yàn)研究，確認(rèn)陰極射線是帶負(fù)電的粒子流。1897 年，他測(cè)定了組成陰極射線粒子的比荷比荷，并發(fā)現(xiàn)用不同物質(zhì)做成的陰極發(fā)出的陰極射線粒子都有相同的 em 值，這表明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶負(fù)電的粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。那么湯姆孫是通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)電子的呢

4、？那么湯姆孫是通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)電子的呢？（指導(dǎo)學(xué)生帶著以下問(wèn)題看書(shū)回答：）為什么說(shuō)電子是原子的組成部分？為什么說(shuō)電子是原子的組成部分？湯姆孫測(cè)得的陰極射線粒子的比荷，大約是當(dāng)時(shí)已知的氫離子比荷的 1840倍。湯姆孫認(rèn)為這不外乎兩種可能，不是陰極射線粒子的電荷很大，就是它的質(zhì)量很小，后來(lái)湯姆孫測(cè)量了氫離子和陰極射線粒子的電荷，雖然測(cè)量不很準(zhǔn)確，但可以肯定組成陰極射線粒子的電荷與氫離子的電荷大小是基本相等的，由此得出陰極射線粒子的質(zhì)量比氫離子的質(zhì)量小得多的結(jié)論，人們把這種粒子叫做電子。以后，美國(guó)物理學(xué)家密立根于 1917 年測(cè)定的基元電荷，這樣，由電子的比荷和電量就可以算出電子的質(zhì)量。em

5、1.758801011庫(kù)千克電子電量精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)e1.1019庫(kù)從而計(jì)算出電子質(zhì)量是 9.109531031千克，約為氫原子質(zhì)量的 1/1837。氫原子是當(dāng)時(shí)已知的質(zhì)量最小的原子，由電子質(zhì)量比氫離子的質(zhì)量小得多，湯姆孫認(rèn)為，電子可能是組成原子的基本部分。說(shuō)明：使學(xué)生知道電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)有重大意義，改變了人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒的看法。知道電子的比荷和電量的測(cè)定。二二 湯姆孫的原子模型湯姆孫的原子模型 既然原子中存在帶負(fù)電的電子，而原子通常是電中性的，那么原子中一定含有帶正電的部分。電子的質(zhì)量很小，因此，原子的質(zhì)量主要集中在帶正電的部分，原子中帶

6、正電的部分和帶負(fù)電的電子是怎樣分布的呢？很自然的便提出了原子的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。最有影響的是 1903 年湯姆孫提出的原子模型。他認(rèn)為原子是一個(gè)直徑約為 1010米的球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體中，帶負(fù)電的電子就嵌在其中，好像蛋糕中嵌著一粒粒葡萄干一樣，利用這一模型，能夠解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但是幾年后就被英國(guó)物理學(xué)盧瑟福發(fā)現(xiàn)新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了。說(shuō)明：應(yīng)指出人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，不是一開(kāi)始就能得出正確的結(jié)論。三三 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福從 1909 年起做了著名的 粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的目的是想證實(shí)湯姆孫原子模型的正確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據(jù)。在此基礎(chǔ)上盧瑟福提

7、出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)。 （請(qǐng)學(xué)生帶著以下兩個(gè)問(wèn)題閱讀課本上 粒子散射實(shí)驗(yàn)）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 1實(shí)驗(yàn)用到哪些器材？各有什么作用？（實(shí)驗(yàn)是怎樣做的？）（實(shí)驗(yàn)是怎樣做的？） 放射源釙：放在帶小孔的鉛盒中，放射出 粒子 金箔： 很薄，約 1 微米左右，作靶子。 熒光屏： 粒子穿過(guò)金箔后，打到熒光屏上可見(jiàn)閃光。顯微鏡： 觀察閃光。 2觀察到什么現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？） 絕大多數(shù)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)生較大的偏轉(zhuǎn)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過(guò) 90 度，有的幾乎達(dá)到 180 度，象是被金箔彈了回來(lái)。這就是 粒子散射實(shí)驗(yàn)。

8、3那么怎樣解釋所看到的這種散射現(xiàn)象？用湯姆孫原子模型解釋是否可行？（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到怎樣的原子模型？）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到怎樣的原子模型？）師： 粒子與電子碰撞結(jié)果會(huì)怎樣？生： 粒子具有相當(dāng)大的動(dòng)量，所以電子不可能使 粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。師：兩側(cè)正電荷作用于粒子的斥力對(duì) 粒子運(yùn)動(dòng)有何影響？生：由湯姆孫原子模型可知，兩側(cè)均勻分布的正電荷對(duì) 粒子的斥力大部分已抵消，也不會(huì)使 粒子產(chǎn)生大角度的偏轉(zhuǎn)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 由以上分析，湯姆生原子模型與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符，應(yīng)該否定。只有全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中到一個(gè)很小的空間里（后來(lái)人們稱(chēng)這個(gè)質(zhì)量集中點(diǎn)為“核” ） ，并且粒子十分接近

9、它，才可能有大角度的散射現(xiàn)象。盧瑟福在這樣分析基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。并進(jìn)行了 粒子散射的定量計(jì)算，得出散射的粒子束在空間各方向的分布，這個(gè)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致，從而證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)。四原子的核式結(jié)構(gòu)模型四原子的核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福在 1911 年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞核旋轉(zhuǎn)。按照這一模型， 粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì) 粒子運(yùn)動(dòng)的影響很小，影響 粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的原子核。而絕大多數(shù)的 粒子穿過(guò)原子時(shí)離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒(méi)有改變，只有極

10、少數(shù) 粒子可能與核十分接近，受到較大的庫(kù)侖力，才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)。原子核大小的估計(jì)：原子核大小的估計(jì)：根據(jù) 粒子散射實(shí)驗(yàn)，可以估算出原子核的直徑約為 10141015米，原子直徑大約是 1010米，所以原子核的直徑大約是原子直徑的萬(wàn)分之一，原子核體積相當(dāng)于原子體積的萬(wàn)億分之一。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)鞏固：鞏固：1氫原子的半徑是 0.531010米，電子不致被吸引到核上，按照盧瑟福的原子模型，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是多大？解：氫原子核與電子間的庫(kù)侖力就是電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。秒米秒米/102 . 2/1053. 0101 . 9)106 . 1 (100 . 96103121992222mrkevrvmrek2估計(jì)氫原子核的密度大小。(已知?dú)湓雍税霃郊s為 31015米，阿伏伽德羅常數(shù)為 6.021023摩)解：氫原子核的體積為344315310413. 1)103(6161mmdV一個(gè)氫原子的質(zhì)量為kgkgNMmAo272331066. 11002. 6101 氫原子核的平均密度為31734427/1017. 1/10413. 11066. 1mkgmkgVmo說(shuō)明：氫核的密度為 1.171017kgm3,而金子的密度是 19.3103kgm3，兩個(gè)密度相差甚遠(yuǎn)，由此可以想象出原子的體積和原子核的體積相差多么