2022-2023學(xué)年新教材高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3原子的核式結(jié)構(gòu)模型課件新人教版選擇性必修第三冊

第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．領(lǐng)會電子的發(fā)現(xiàn)對揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義。2．了解α粒子散射實驗原理和實驗現(xiàn)象，知道原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。3．了解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，知道原子核大小的數(shù)量級。4．認(rèn)識原子核式結(jié)構(gòu)模型建立的科學(xué)推理與論證過程?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．陰極射線熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為____________。陰極射線知識點1電子的發(fā)現(xiàn)2．湯姆孫的探究方法及結(jié)論(1)根據(jù)陰極射線在________和________中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶______電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。(2)換用____________的陰極做實驗，所得比荷的數(shù)值都________，是氫離子比荷的近兩千倍。(3)結(jié)論：陰極射線粒子帶負電，其電荷量的大小與氫離子________________，而質(zhì)量比氫離子__________，后來組成陰極射線的粒子被稱為________。電場磁場負不同材料相同大致

相同

小得多電子3．湯姆孫的進一步研究湯姆孫又進一步研究了許多新現(xiàn)象，證明了________是原子的組成部分。4．電子的電荷量及電荷量子化(1)電子電荷量：1910年前后由__________通過著名的__________得出，電子電荷量的現(xiàn)代值為e＝_________________。電子密立根油滴實驗1.602×10－19C

e的整數(shù)倍1836

1．α粒子散射實驗(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________，__________彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，________鑲嵌在球中。球體知識點2原子的核式結(jié)構(gòu)模型正電荷電子(2)α粒子散射實驗①實驗裝置：α粒子源、________、放大鏡和__________。②實驗現(xiàn)象：a．絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后____________的方向前進。b．少數(shù)α粒子發(fā)生了__________的偏轉(zhuǎn)。c．極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角____________，甚至有極個別α粒子被反彈回來。③實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了____________模型。金箔熒光屏仍沿原來大角度大于90°

核式結(jié)構(gòu)2．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫________。它集中了原子全部的__________和幾乎全部的________，________在核外空間運動。原子核正電荷質(zhì)量電子原子核的電荷數(shù)等于核外________數(shù)等于原子序數(shù)，原子核大小的數(shù)量級為________m，原子大小數(shù)量級為________m，兩者相差十萬倍之多，可見原子內(nèi)部十分“空曠”。若原子相當(dāng)于一個立體的足球場的話，則原子核就像足球場中的一粒米。電子知識點3原子核的電荷與尺度10－15

10－10

思考辨析『判一判』(1)陰極射線本質(zhì)是電磁波。 (

)(2)湯姆孫的棗糕式模型認(rèn)為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)。 (

)(3)α粒子散射實驗中絕大多數(shù)α粒子都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)。 (

)×

√

×

(4)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運動。 (

)(5)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。 (

)(6)對于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠。

(

)√

×

√

『選一選』(2020·吉林省實驗中學(xué)高二月考)在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是 (

)解析：根據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象可知，選C。C

『想一想』如圖所示為湯姆孫的氣體放電管。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時，發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，說明它帶什么性質(zhì)的電荷？(2)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)？答案：(1)帶負電(2)垂直紙面向外解析：(1)陰極射線在電場中向下偏轉(zhuǎn)，說明射線帶負電。(2)要使帶負電的陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，需加垂直紙面向外的磁場。課內(nèi)互動探究探究電子的發(fā)現(xiàn)情景導(dǎo)入電子所帶電荷量最早是由美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測出的。油滴實驗的原理如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負電荷。油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶電，油滴進入上板中央小孔后落到勻強電場中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動情況。兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對油滴的浮力和阻力。試分析：(1)如何判定油滴的電性？(2)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢差U，當(dāng)U＝U0時，使得某個質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速運動，則該油滴所帶電荷量q為多少？對陰極射線管裝置及其射線的理解(1)裝置現(xiàn)象真空玻璃管兩極加上高電壓→玻璃管壁上發(fā)出熒光。(2)德國物理學(xué)家戈德斯坦將陰極發(fā)出的射線命名為陰極射線。要點提煉(3)猜想①陰極射線是一種電磁輻射。②陰極射線是帶電微粒。(4)英國物理學(xué)家湯姆孫讓陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)，得知射線帶負電并測出了其比荷。(5)密立根通過“油滴實驗”精確測定了電子的電荷量和電子的質(zhì)量。(6)電子發(fā)現(xiàn)的意義電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個比原子小的粒子。電子的發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這是人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的一次飛躍，開創(chuàng)了探索原子結(jié)構(gòu)奧秘的新時代。湯姆孫也由于發(fā)現(xiàn)了電子，不僅榮獲了1906年諾貝爾物理學(xué)獎，而且被后人譽為“最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”。典例1典例剖析1．(多選)(2021·上海市格致中學(xué)高二月考)英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發(fā)現(xiàn) (

)A．陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè)B．陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D．湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量對點訓(xùn)練AD

解析：陰極射線實質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，選項A正確；由于電子帶負電，所以其受力情況與正電荷不同，選項B錯誤；不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，選項C錯誤；在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子流時并未得出電子的電荷量，最早測量電子電荷量的是美國科學(xué)家密立根，選項D正確。探究對α粒子散射實驗的理解情景導(dǎo)入如圖所示為α粒子散射的實驗裝置。實驗過程中，α粒子為什么會發(fā)生大角度散射？提示：α粒子受到原子核的庫侖力1．關(guān)于α粒子散射實驗的相關(guān)問題(1)α粒子的實質(zhì)：α粒子(He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質(zhì)量約為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7300倍。要點提煉(2)實驗裝置。①α粒子源：釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能α粒子，帶兩個單位的正電荷，質(zhì)量約為氫原子質(zhì)量的4倍。②金箔：特點是金原子的質(zhì)量大，且易延展成很薄的箔。③放大鏡：能繞金箔在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。④熒光屏：熒光屏裝在放大鏡上。⑤整個實驗過程在真空中進行。金箔很薄，α粒子穿過原子時受到各方向電荷斥力基本平衡，對α粒子運動影響不會很大，α粒子很容易穿過。(3)實驗過程：α粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向。帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的α粒子的數(shù)目。(4)α粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°。如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況。典例2典例剖析下列說法中正確的是 (

)A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈C

解題指導(dǎo)：以“α粒子散射實驗”的現(xiàn)象和核式結(jié)構(gòu)模型入手解答。解析：放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，說明大多數(shù)粒子基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠，故A錯誤；放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)極少，說明極少粒子發(fā)生大角度偏折，故B錯誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似，故C正確；主要原因是α粒子接近金原子核后，因庫侖力作用，且質(zhì)量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯誤。2．(2021·福建省永安月考)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點處的加速度方向正確的是 (

)A．M點

B．N點C．P點

D．Q點對點訓(xùn)練C

解析：α粒子與重金屬原子核之間的庫侖力提供α粒子的加速度，方向沿α粒子與原子核的連線且指向α粒子，則四個選項中只有P點處的加速度方向符合實際，故C項正確。探究原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子核的組成情景導(dǎo)入如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景。(1)為什么絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來運動方向前進？(2)為什么少數(shù)的α粒子穿過金箔后，發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)？提示：(1)當(dāng)α粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)只有當(dāng)α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，而這種機會很少。(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°，這種機會極少。1．原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的對比要點提煉核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲模姾杉性谝粋€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)與核外的電子數(shù)相等，等于原子序數(shù)。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．原子核的大小原子的直徑數(shù)量級為10－10m，原子核直徑的數(shù)量級為10－15m，原子核的直徑只相當(dāng)于原子直徑的十萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的10－15。

(多選)關(guān)于盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是 (

)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)的向心力是原子核對它的庫侖力C．原子的全部電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D．原子核的直徑的數(shù)量級是10－10m解題指導(dǎo)：正確理解盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型是解題關(guān)鍵。典例3典例剖析AB

解析：因為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)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的，A正確，C錯誤；電子繞原子核的圓周運動是原子核與電子間的庫侖引力提供向心力，B正確；原子核直徑的數(shù)量級是10－15m，原子直徑的數(shù)量級是10－10m，D錯誤。3．(多選)下列關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論說法正確的是 (

)A．是通過發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來的B．原子的中心有個核，叫作原子核C．原子的正電荷均勻分布在整個原子中D．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外旋轉(zhuǎn)對點訓(xùn)練BD

解析：原子的核式結(jié)構(gòu)模型是在α粒子的散射實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上提出的，A錯誤；原子中絕大部分是空的，帶正電的部分集中在原子中心一個很小的范圍，稱為原子核，B正確，C錯誤；原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，帶負電的電子在核外旋轉(zhuǎn)，D正確。核心素養(yǎng)提升α粒子散射過程中的受力及能量轉(zhuǎn)化情況2．庫侖力對α粒子的做功情況(1)當(dāng)α粒子靠近原子核時，庫侖力做負功，電勢能增加。(2)當(dāng)α粒子遠離原子核時，庫侖力做正功，電勢能減小。3．α粒子的能量轉(zhuǎn)化情況僅有庫侖力做功，能量只在電勢能和動能之間相互轉(zhuǎn)化，而總能量保持不變。案例答案：2.7×10－14m課堂達標(biāo)檢測1．(2021·安徽銅陵一中高二下學(xué)期期中)下列說法錯誤的是 (

)A．電子是原子的組成部分B．電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現(xiàn)的C．電子電荷的數(shù)值約為1.602×10－19CD．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷D

解析：電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的，選項A正確；電子電荷的精確測定是由密立根通過著名的“油滴實驗”做出的，其測得電子電荷的值約為1.602×10－19C，選項BC正確；電子的電荷量與質(zhì)量的比值稱為電子的比荷，選項D錯誤。2．(2021·貴州安順平壩一中高二下月考)下列能正確反映盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗結(jié)果的示意圖是 (

)D

解析：根據(jù)實驗結(jié)果可知：離金原子核遠的α粒子偏轉(zhuǎn)角度小，離金原子核近的α粒子偏轉(zhuǎn)角度大；少數(shù)α粒子發(fā)生大的偏折，極少數(shù)α粒子可能沿原方向彈回，故D正確，ABC錯誤。3．(2021·云南省下關(guān)第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)人們在研究原子結(jié)構(gòu)時提出過許多模型，其中比較有名