原子的核式結構模型課件高二下學期物理人教版選擇性

第三節(jié)原子的核式結構模型第四章

原子結構和波粒二象性學習目標1新課講解3新課導入2經(jīng)典例題4課堂練習5本課小結6目錄學習目標1.知道發(fā)現(xiàn)電子的意義，體會電子發(fā)現(xiàn)過程中蘊含的科學方法；2.了解α粒子散射實驗原理和實驗現(xiàn)象；3.了解盧瑟福的原子核式結構模型，知道原子和原子核大小的數(shù)量級；4.認識原子核式結構模型建立的科學推理與論證方法。新課導入在欣賞這美麗的燈光時，你何曾意識到，這里發(fā)光的多是通電后的氣體？若想了解其中的奧秘，從原子的結構入手吧。新課講解德謨克利特道爾頓每種化學元素都有它對應的原子…原子是最微小的不可分割的實心球體…世間萬物是由原子構成的…原子是一種最后的不可分割的物質微粒…一、電子的發(fā)現(xiàn)陰極射線：一種觀點認為陰極射線像X射線一樣是電磁輻射代表人物赫茲另一種觀點認為陰極射線是帶電微粒代表人物湯姆孫19世紀，對陰極射線本質的認識有兩種觀點

那么陰極射線到底是什么？英國物理學家J.J.湯姆孫認為陰極射線是帶電粒子流。為了證實這點，從1890年起他進行了一系列實驗研究。1.實驗裝置：真空玻璃管、陰極、陽極和感應圈.3.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.在金屬板D1D2之間未加電場時，射線不偏轉，射在P1點。施加如圖電場后射線偏轉，射在P2點。發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負電4.陰極射線是帶負電的粒子2.實驗現(xiàn)象：感應圈產(chǎn)生的高電壓加在兩極之間，玻璃管壁上發(fā)出熒光。為了使射線回到P1點5.測定帶電粒子的比荷需在D1D2之間施加垂直紙面向外的磁場去掉D1D2之間的電場射線在磁場作用下偏轉，射在P3點。湯姆孫測得了這種粒子的電荷量與氫離子電荷量大致相同，后來。組成陰極射線的粒子就被稱為電子。電子的發(fā)現(xiàn)不只是說明原子是組成物質的最小微粒，更重要的是對揭示原子結構有重大意義。湯姆孫還發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實驗，所得的比荷數(shù)值是相同的，這說明不同物質都能夠發(fā)射這種帶電粒子，它是構成各種物質的共有成分。湯姆孫進一步研究發(fā)現(xiàn)，不論陰極射線、

射線、光電流還是熱離子流，它們都包含電子。湯姆孫因此獲得了1906年的諾貝爾物理學獎。被科學界譽為“一位最先打開通向基本粒子物理學大門的偉人”。

二、原子的核式結構模型1.湯姆孫的“西瓜模型”或“棗糕模型”1903德國物理學家勒納德做了一個實驗，使電子束射到金屬膜，發(fā)現(xiàn)較高速度的電子很容易穿透原子。這說明原子不是一個實心球體，這個模型可能不正確。之后不久，α粒子散射的實驗徹底否定了這個模型！“棗糕”模型：原子是個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中。2.

α粒子散射實驗1909～1911年，英國物理學家盧瑟福和他的助手們進行了α粒子散射實驗，實驗裝置如圖所示。α粒子放射源金箔帶有熒光屏的顯微鏡熒光屏α粒子：從放射性物質（如鈾和鐳）中發(fā)射出來的快速運動的粒子，帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的4倍、電子質量的7300倍。(1)實驗裝置(2)實驗結果①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上沿原來的方向前進或發(fā)生很小的偏轉。②少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉。③極少數(shù)α粒子的偏轉角超過了90度，有極個別甚至接近180度，就像被彈回來了一樣。盧瑟福盧瑟福和他的學生驚呼：“這件事情是如此的不可能，就好像你用炮彈射向一層薄紙，但炮彈卻被紙彈了回來”(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，建立了核式結構模型。(4)實驗的注意事項①整個實驗過程在真空中進行。②金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過。③使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄。另外一點就是金的原子序數(shù)大，α粒子與金核間的庫侖斥力大，偏轉明顯。3.α粒子散射實驗的分析粒子大角度散射甚至被彈回的原因是什么呢？因為帶負電的電子質量太小，如果質量大的α粒子與電子發(fā)生碰撞，那么電子對α粒子的速度大小和方向的影響就像灰塵對炮彈的影響，完全可以忽略?！皸椄饽Ｐ汀蹦芊窠忉屃Ｗ釉诖┰皆觾炔亢蟀l(fā)生的大角度偏嗎？按照湯姆孫的“棗糕模型”正電荷在原子內部均勻分布，那么α粒子穿過原子時，由于粒子兩側正電荷對它的斥力大部分互相抵消，使α粒子偏轉的力不會很大，這樣，湯姆孫的“棗糕模型”雖然能夠解釋絕大多數(shù)的α粒子基本上仍沿原方向進行，但是卻無法解釋大角度散射的實驗結果。客觀的實驗結果分析讓盧瑟福對導師湯姆孫的“棗糕模型”的觀點產(chǎn)生了質疑并大膽否定。1911年，盧瑟福提出原子的核式結構模型。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的質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核運動。原子核式結構模型對α粒子散射實驗的解釋當α粒子接近原子時，電子對它的影響仍如前述可以忽略，但是帶正電的原子核則不同。因為原子核很小，原子內部非?！翱諘纭?，所以絕大多數(shù)α粒子從離核較遠的地方經(jīng)過時，受到的庫倫斥力就很小，運動方向幾乎不改變。只有極少數(shù)的α粒子有機會從離核很近的地方經(jīng)過，受到比較大的斥力，才會發(fā)生大角度的偏轉。為什么盧瑟福認為電子一定要繞核運動呢？為什么電子不能靜止呢？提示：如果電子是靜止的，那么電子在正電荷的庫侖力的作用下，要落在原子核上。所以，電子應繞核運動，庫侖力正好充當向心力。三、原子核的電荷與尺度各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的。原子核所帶正電荷數(shù)=核外電子數(shù)=該元素在周期表內的原子序數(shù)原子核的半徑是無法直接測量的，一般通過其他粒子與核的相互作用來確定。α粒子散射是估計核半徑的最簡單的方法。對于一般的原子核，實驗確定的原子核半徑R的數(shù)量級10-15m，而整個原子半徑的數(shù)量級是10-10m，兩者相差十萬倍之多?？梢娫觾炔渴鞘帧翱諘纭钡?。經(jīng)典例題1.(多選)關于電荷的電荷量下列說法正確的是(

)A．電子的電量是由密立根油滴實驗測得的B．物體所帶電荷量可以是任意值C．物體所帶電荷量最小值為1.6×10?19CD．物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍ACD2．關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（）A．在實驗中，觀察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉；當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉C．實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積極小的一部分D．實驗表明：原子中心的核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質量AC3.下列關于原子核式結構理論說法正確的是(

)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量都集中在原子核里，帶