高中化学苏教版（2019）必修第一册 专题二 研究物质的基本方法-人类对原子结构的认识--教学课件（21张ppt）

(共21张PPT)
人类对原子结构的认识
苏教版 专题2 第三单元
情境创设
进行线上学习使用的是什么设备？
这些智能设备的“心脏”是
CPU的核心由十几亿个晶体管组成
晶体管是由什么组成的呢？
14nm
构成物质的最小微粒是什么呢？
早期猜想
2000多年前，中国古代人民出于自然崇拜，提出“五行说”。认为世间万物由“金、木、水、火、土”五种元素所组成。
2000多年前，古希腊著名唯物主义哲学家德谟克利特在不断思辨后提出：世界上没有神存在的空间，万物包括意识都是由不可分的微粒即原子构成的。
缺乏科学实证
战国著名思想家惠施曾有“一尺之棰，日取其半，万世不竭”的猜想，他认为物质是无限可分的。这个观点是人类对于物质组成思考的先声之一。
道尔顿基于实验提出原子学说
道尔顿的艰难起步
少量氧气
过量氧气
一氧化碳
二氧化碳
在两种气体中，与一定质量碳元素化合的氧元素质量成简单整数比。
我两百多年前就思考了这个问题！
科学家 观点 原子结构模型
道尔顿
物质由原子组成，且原子不可再分割
同种元素的原子质量和性质是相同的
原子是一个实心球体
“由于我在前进过程中常因为轻信别人的结果而误入歧途，我决定少信一点，除非我能够用我自己的实验加以证实。”
——道尔顿
一定质量的碳
碳、氧质量比
3：4
3：8
阴极射线并没有被铝箔挡住，因而是波
1892年，赫兹将一块铝箔放入阴极射线真空放电管中，当阴极射线轰击这块铝箔时，铝箔后发出了光。赫兹太忙了，并没有继续深入研究。他的学生勒纳德不断地实验并获得了1905年的诺贝尔奖。
阴极射线管
赫兹
“迷人”的阴极射线
铝箔
是______的____
瓦尔利在阴极射线管周围加了磁场，发现射线发生了偏转。
克鲁克斯发现“阴极射线”经过时风轮转动。
实验推理：阴极射线
带电荷
微粒
信息提示：运动的带电粒子可受磁场影响。
“迷人”的阴极射线
汤姆生进行了深入实验，发现：
1. 阴极射线是外加电场从原子中分离出的带负电荷的微粒，他将这种微粒命名为电子。
2. 通过定量分析，计算出电子的质量与所带电荷数之比（质荷比）。
3. 计算出电子的质量是氢原子质量的千分之一。
科学家 观点 原子结构模型
汤姆生
电子是一种比原子小的微粒
电子带负电荷，原子内均匀分布正电荷
电子镶嵌在原子上
葡萄干面包模型
“迷人”的阴极射线
科学家 观点 原子结构模型
汤姆生
电子带负电荷，原子内均匀分布正电荷
电子镶嵌在原子上
葡萄干面包模型
科学家 观点
道尔顿
物质由原子组成，且原子不可再分割
同种元素的原子质量和性质是相同的
原子是一个实心球体
电子是一种比原子小的微粒
“迷人”的阴极射线
α 粒子散射实验 1909年
卢瑟福
金箔
α粒子（带正电荷）
汤姆生的原子结构模型无法解释！
“意外跑偏”的α粒子
α 粒子散射实验 1909年
卢瑟福
卢瑟福提出原子核式结构
原子
原子核
核外电子
“意外跑偏”的α粒子
科学家 观点 原子结构模型
卢瑟福
原子中存在一个质量极大带正电的原子核
电子绕核高速运动（类似行星绕恒星）
带核的原子
结构模型
原子核体积极小，与电子间间隙很大
“意外跑偏”的α粒子
科学家 观点 原子结构模型
卢瑟福
原子中存在一个质量极大带正电的原子核
电子绕核高速运动（类似行星绕恒星）
带核的原子
结构模型
原子核体积极小，与电子间间隙很大
科学家 观点
道尔顿
物质由原子组成，且原子不可再分割
同种元素的原子质量和性质是相同的
原子是一个实心球体
“意外跑偏”的α粒子
在模型提出后不久遭到了严重的质疑！
科学家 观点 原子结构模型
玻尔
　　玻尔发现氢原子光谱不连续的现象，通过实验并引入量子论观点，解决了卢瑟福核式结构模型不稳定的问题，提出了一个全新的原子结构模型。
原子
原子核
核外电子
电子在一系列稳定的轨道上运动
稳定轨道
玻尔原子模型
每个轨道都有一个确定的能量值
电子在稳定的轨道上，能量不变
到此就是我们对于原子结构认知的终点了吗？
玻尔的“及时雨”
　　1926年，奥地利物理学家薛定谔在德布罗意、海森堡、泡利等人研究的基础上，提出了原子核外的电子排布的新模型——电子云模型，并提出了著名的薛定谔方程式。
电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律。用小黑点的疏密来表示单位体积内电子出现几率。
现代原子理论的发展
　　牛顿的经典力学体系并不适用于核外电子运动，我们引入量子力学理论解释微粒运动规律，粒子的出现是不确定的，有概率的。
上帝不会掷色子！
1927年第五届索尔维会议
推动人类对于原子结构认知的进一步发展。
玻尔
泡利
海森堡
现代原子理论的发展
科学家 观点
道尔顿
既往开来
是否正确？
物质由原子组成，且原子不可再分割
同种元素的原子质量和性质是相同的
原子是一个实心球体
原子
原子核
核外电子
质子
质量/Kg
相对质量
质子 1.673×10-27
1.007
中子 1.675×10-27
1.008
电子 9.109×10-31
1/1836
右边三种氢原子的质量相同吗？
原子的质量主要集中在哪些微粒上？
质子和中子，电子的质量可以忽略不计
原子 质子数
中子数
H 1
0
H 1
1
H 1
2
不同
中子
既往开来
科学家 观点
道尔顿
物质由原子组成，且原子不可再分割
同种元素的原子质量和性质是相同的
原子是一个实心球体
　　“由于我在前进过程中常因为轻信别人的结果而误入歧途，我决定少信一点，除非我能够用我自己的实验加以证实。”
——道尔顿
既往开来
既往开来
提出
问题
科
技
发
展
证据
推理
实验
探究
构建
模型
探索
课后延伸
1964年，美国物理学家默里·盖尔曼提出了夸克模型
1967年，弗里德曼等人证明了夸克的存在
2015 年LHCb 实验组发现了由五个夸克组成的新型粒子
单个夸克在哪里？
经验
　　人类对于“无穷小”的追逐永无止境，请课后搜集有关夸克的资料，小组合作整理出有关夸克探索历程的综述。
感谢您的聆听
THANK YOU