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,,,高中物理·選修3-5·粵教版,第二節(jié) 原子的結(jié)構(gòu),[目標(biāo)定位] 1.了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù).2.知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.3.知道原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容.4.能說出原子和原子核大小的數(shù)量級．,一、湯姆生的“葡萄干布丁”模型 1．湯姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一個____， ______均勻分布在整個球內(nèi)． ____像布丁里的葡萄干一樣鑲嵌在原子里．(如圖3－2－1所示) 圖3－2－1,球體,正電荷,電子,2．湯姆生的模型能解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，如利用電子的________定性解釋某些光輻射． 二、α粒子散射實(shí)驗(yàn) 1．實(shí)驗(yàn)裝置 (1)放射源：①釙放在帶小孔的鉛盒中，能放射______． ②α粒子：帶正電，q＝ _____，質(zhì)量約為氫原子的4倍．射出速度可達(dá)107 m/s. (2)金箔：厚度極小，(雖然很薄但仍有幾千層原子)． (3)顯微鏡：能夠在圍繞金箔的______內(nèi)轉(zhuǎn)動觀察． (4)熒光屏：玻璃片上涂有____物質(zhì)硫化鋅，裝在顯微鏡上．,簡諧振動,α粒子,＋2e,水平面,熒光,2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后________的方向前進(jìn)； (2)少數(shù)α粒子發(fā)生了____的偏轉(zhuǎn)； (3)極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角θ超過_____，甚至有極個別α粒子被反彈回來． 3．實(shí)驗(yàn)意義 (1)否定了_______的原子結(jié)構(gòu)模型． (2)提出了____________模型，明確了__________的數(shù)量級．,仍沿原來,較大,90°,湯姆生,原子核式結(jié)構(gòu),原子核大小,4．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 1911年盧瑟福提出：在原子的中心有一個________，叫做_______，原子的全部______和幾乎全部質(zhì)量都集中在_________，帶_____荷的_____在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)． 特別提醒 1.原子核所帶單位正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以整個原子呈電中性． 2．電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力是核對它的庫侖引力． 5．原子核的大小：實(shí)驗(yàn)確定的原子核半徑R的數(shù)量級為______，而整個原子的半徑數(shù)量級是______，兩者相差十萬倍之多，可見原子內(nèi)部是十分“空曠”的． 特別提醒 依據(jù)α粒子散射是估計核半徑最簡單的方法.,很小的核,原子核,正電荷,原子核里,負(fù)電,電子,10－15m,10－10m,一、對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解 1．實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(如圖3－2－2) 圖3－2－2,2．注意事項：(1)整個實(shí)驗(yàn)過程在真空中進(jìn)行． (2)α粒子是氦原子核，體積很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過． 3．α粒子散射實(shí)驗(yàn)與湯姆生的原子模型的沖突分析 分析否定的原因 (1)由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子質(zhì)量，所以電子不可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)． (2)使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的只能是原子中帶正電的部分，按照湯姆生原子模型，正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，α粒子穿過原子時，它受到的兩側(cè)斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不可能使α粒子反向彈回，這與α粒子的散射實(shí)驗(yàn)相矛盾．,(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的，除非原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個很小的核上，否則，α粒子大角度散射是不可能的．,【例1】 (雙選)如圖3－2－3為盧瑟福所做的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，下述說法中正確的是 ( ) 圖3－2－3,A．相同時間內(nèi)在A時觀察到屏上的閃光次數(shù)最少 B．相同時間內(nèi)在B時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A時稍 少些 C．放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少 D．放在C、D位置時屏上觀察不到閃光 答案 BC 解析 在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，故A錯誤；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90°，極個別α粒子反彈回來，所以在B位置只能觀察到少數(shù)的閃光，在C、D兩位置能觀察到的閃光次數(shù)極少，故D錯，B、C對．,借題發(fā)揮 解決α粒子散射實(shí)驗(yàn)問題的技巧 (1)熟記裝置及原理． (2)理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)． ①核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變． ②湯姆生的原子模型不能解釋α粒子的大角度散射． ③少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些α粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用． ④絕大多數(shù)α粒子在穿過厚厚的金原子層時運(yùn)動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核內(nèi)．,針對訓(xùn)練1 (單選)(2013·福建高考)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)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 ( ) 答案 C 解析 α粒子與原子核相互排斥，A、D錯；運(yùn)動軌跡與原子核越近，力越大，運(yùn)動方向變化越明顯，B錯，C對．,二、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型 1．內(nèi)容：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質(zhì)量都集中在核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)． 2．對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋 (1)當(dāng)α粒子穿過原子時，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，運(yùn)動方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄。越^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(jī)會很少．,(3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會極少，如圖3－2－4所示． 圖3－2－4,3．?dāng)?shù)量級：原子的半徑數(shù)量級為10－10 m，原子核半徑的數(shù)量級為10－15 m，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的10－15.,【例2】 (單選)下列對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，錯誤的是 ( ) 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)，向心力為庫侖力 C．原子的全部正電荷都集中在原子核里 D．原子核的直徑大約為10－10 m 答案 D 解析 盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆生模型，盧瑟福提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m，而原子直徑的數(shù)量級為10－10 m，是原子核直徑的十萬倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負(fù)電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉(zhuǎn)，所以本題應(yīng)選D.,針對訓(xùn)練2 (單選)在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是 ( ) A．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小 的核里 B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 C．原子中存在著帶負(fù)電的電子 D．原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的 答案 A 解析 本題考查了學(xué)生對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原子的核式結(jié)構(gòu)關(guān)系的理解．原子的核式結(jié)構(gòu)正是建立在α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上的，C、D的說法沒有錯，但與題意不符.,