高中物理人教版2019选择性必修第三册4.3原子的核式结构模型（共28张ppt）

(共28张PPT)
横县百合完全中学
韦衍虎
18276143537
4.3 原子的核式结构模型
问题导入
科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢
这种射线称为阴极射线。
这种射线的本质是一种电磁辐射的传播过程。
这种射线的本质是一种高速带电微粒。
对阴极射线本质的认识有两种观点
德国赫兹
英国汤姆孙
k
A
B
D2
P2
p1
p3



D1
+
_
+
_
一、电子的发现
1.汤姆孙实验装置
①K产生阴极射线
②A、B形成一束细细射线
③D1、D2之间加电场或磁场检测射线的带电性质
④荧光屏显示阴极射线到达的位置
问题：阴极射线的本质，通过什么原理来测定呢？
带电粒子在电场中偏转
带电粒子在磁场中偏转
让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场：
偏转：阴极射线本质是带电粒子流
不偏转：阴极射线的本质是电磁波
2.汤姆孙发现电子
汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流。
q B = qE
电场：
磁场：
（比荷）
它是构成各种物质的共有成分。
组成阴极射线的粒子被称为电子。电子是比原子更基本的物质单元，是原子的组成部分。
r
qE
P2
p1
p3



qvB
+
_
3.密立根测电子电量
密立根
+ + + + + + +
- - - - - - -
U
mg
qE
d
静止：mg=qE
mg
kv
匀速：mg=kv
e=1.602×10-19C
电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是e的整倍
元电荷：
me=9.109×10-31kg
课堂练习
例1：下列是某实验小组测得的一组电荷量，那些是符合事实的（ ）
A.+3×10-19C
B.+4.8×10-19C
C.-3.2×10-26C
D.-4.8×10-19C
电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是e的整倍。
BD
通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。
请你设想一下，原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的
思考与讨论
二、原子的核式结构模型
1.汤姆孙——西瓜模型
原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
元素周期律
阴极射线
光谱线



后来实验中发现，高速运动的电子很容易穿透原子，说明原子不是实心球体，这个模型可能不正确。
2.a粒子散射实验
卢瑟福
a粒子
金箔
①实验材料的选择
a粒子:
氦原子核
ma=4mH
=7300me
容易获得
，能量较大
，容易观察
金箔：
延展性高，减少二次碰撞；
m金>ma
②实验原理和实验装置
＊M是一个带有光屏S的放大镜，可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。
＊R是被铅块包围的a粒子源
＊F是金箔：接收α粒子的轰击
当a粒子打到金箔时，发生了a粒子的散射。统计散射到各个方向的a粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。
思考与讨论
1.a粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对a拉子速度影响的大小
2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。
请分析：a粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
碰撞前后，质量大的α粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。
③实验结果
＊绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍按原来方向前进
＊少数a粒子粒子发生了大角度偏转
＊极少数偏转角度甚至大于90。，就像被弹回来了一样
这就好像你朝一张卫生纸射出一发炮弹，炮弹却弹回来打中你一样。
3.对a粒子散射实验的解释
①粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？
大角度的偏转不可能是电子造成的，因为它的质量只有a粒子的
它对a粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。
②那有没有可能是由于穿过多层原子造成偏转角度增大呢？
计算表明，由于每次的偏振方向都是随机的，最终发生大角度偏转的概率非常小，反弹的几率只有10-3500。
但实验中反弹的几率有
③西瓜模型能否解释大角度偏转呢？
按照汤姆孙的“西瓜模型”正电荷在原子内部均匀分布，α粒子穿过原子时，收到的个方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。
西瓜模型，虽然能够解释绝大多数的α粒子基本上仍沿原方向进行，但是却无法解释大角度散射的实验结果。
④卢瑟福对a粒子发生大角度偏转的解释
a粒子
a粒子在原子中某个地方遇到了质量，电量均比他们本身大的多的物体，而这种遇上的概率又很小。
占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内。
a粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度偏转。
⑤卢瑟福——核式结构模型
原子核
＊带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
＊在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核
＊原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
a粒子
原子核
三、原子核的电荷与尺度
1.电子数与原子序数
原子核所带正电荷数=核外电子数=该元素在周期表内的原子序数
由于原子是电中性的，原子核所带正电荷数等于电子数。
科学家们注意到各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数。这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数排列的。
2.原子核的尺度
两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。
原子核半径数量级：
原子半径数量级：
10-l5m
10-10m
体育场
原 子
原子核
课堂练习
例2：在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的（ ）
A.万有引力 B.库仑力
C.磁场力 D.核力
B
在a粒子散射实验中，使少数a粒子发生大角度偏转的作用力是金箔中的原子核对a粒子的库仑斥力。
课堂练习
例3：关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过 90°，有的甚至被弹回接近180°
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转
C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
AC
课堂练习
例4：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ ）
A.原子的中心有个核，叫原子核
B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C.原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里
D.带负电的电子在核外绕核旋转
ACD
课堂小结
1.汤姆孙发现电子
2.密立根油滴实验测电子电量：e=1.602×10-19C
3.密立根发现电荷是量子化的，任何带电体的电荷只能是e的整倍
4.电子的质量：me=9.109×10-31kg
一、电子的发现
二、原子的核式结构模型
1.卢瑟福通过a粒子散射实验提出核式结构模型
2.在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核
4.带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
3.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
三、原子核的电荷与尺度
1.原子核所带正电荷数=核外电子数=该元素在周期表内的原子序数
2.原子内十分空旷