第十章 从粒子到宇宙
沪粤版(HY) 物理(八年级 下)
10.3 “解剖”原子
1.知道分子由原子组成,掌握原子的结构
教学目标
2.了解原子结构的两种模型
复习:分子动理论的基本内容是什么?
物质是由大量分子组成的;
分子间是有间隙的;
分子在不停息地做无规则运动;
分子间存在相互作用力。
分子可以再分吗
一
分子的发现并没有终止科学家探究物质结构的步伐,19世纪初,英国科学家道尔顿证明了原子的存在。有的分子由单个原子组成,叫做“单原子分子”;绝大多数分子由多个原子组成,叫做“多原子分子”。
分子非常的小,直径约为10-10m。分子还可以再分吗?
O
H
H
C
O
O
多原子分子
单原子分子
原子还能够再继续分下去吗?
把原子“切开”
二
19世纪末,科学家用真空管进行放电实验,发现管的阴极能发出一种射线。1897年,英国科学家汤姆生进行了认真的实验研究,确定这种射线是由一种带负电的微粒组成的,它们是从原子内部发出的,这种微粒叫做电子。
阴极射线经过荧光屏形成一条美丽的光带
阴极射线经过磁铁发生偏转
信息链接:
电子是比分子、原子更小的物质微粒。 它的质量me=9.11×10-31 kg,约等于氢原子质量的11837,半径小于10-16 m。一个电子所带的电荷量很少,6.25×1018个电子所带的电荷量是才是1C(库)。
?
汤姆生(1856-1940)
原子结构的两种模型
三
原子内部既然有带负电的电子,但是原子却不对外显示电性,并且十分稳定,这是为什么呢?
汤姆生原子模型的切面图
汤姆生认为,原子像一个实心球体,均匀分布着带正电的粒子,电子镶嵌在其中,犹如糕中的枣儿,因此被称为“枣糕模型”。
建立物理模型是物理学研究中的一种重要方法。物理模型是在一些事实的基础上,经过想象、类比等论证提出的。模型是否正确,需要实验的检验。
汤姆生提出的原子模型并没有实验结果的支撑。1911年,其学生卢瑟福基于α射线(带正电的粒子流)轰击金箔的实验,提出了他的原子核式结构模型。
卢瑟福(1871-1937)
α粒子散射实验示意图
若原子结构与汤姆生模型相似,会发生什么现象?
α 粒子散射实验
根据汤姆生模型计算的结果:电子质量很小,对α粒子的运动方向不会发生明显影响;由于正电荷均匀分布,α 粒子所受库仑力也很小,故α 粒子偏转角度不会很大。
卢瑟福的原子模型图
卢瑟福的“核式模型”否定了汤姆生的“枣糕模型”,但是它也并不是完美的。
现代社会更认可的“电子云模型”
原子核内有些什么
四
根据卢瑟福的“核式模型”的原子结构,很自然会提出问题:原子核内有些什么?
氢原子结构图
科学家发现,氢原子结构最简单,核外只有一个电子。如果把电子的电荷量作为一个单位的负电荷量,则氢原子核的电荷量便是一个单位的正电荷量。这种具有单位正电荷量的氢原子核叫做质子。实验表明,质子是原子核的组成部分。
原子核
1932年,卢瑟福的学生,英国物理学家查德威克(1891—1974)从实验中发现,原子核中还有一种不带电的粒子,它的质量跟原子差不多,这种粒子叫做中子。
质子和中子统称核子。原子核中的质子和中子的数目称作核子数。各元素原子核的核子数一般是不同的。
原子的结构
五
经过科学家们的一步步探究,如今我们也知道了原子的结构是怎样的。
原子结构图
原子核
质子(带正电)
中子(不带电)
核外电子(带负电)
“核子”
体育场
根据卢瑟福的原子结构模型,原子内部是十分“空旷”的,举一个简单的例子:
原子
原子核
下图是根据卢瑟福模型画出的氢、氦、锂原子的示意图,能从图中看出它们的核内各有几个质子和中子吗?
原子核也是有结构的,那么质子和中子能不能再分呢?
到目前为止,科学界已普遍确认质子、中子等也有内部结构,它们是由一种叫做夸克的更小微粒组成的。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成
中子由两个下夸克和一个上夸克组成
从17世纪开创近代物理后的几百年来,人们对物质结构的探索日益深入。
人们认识到的微观世界的尺度
“解剖”原子
原子核内有些什么
分子由原子组成
汤姆生“枣糕模型”
分子可以再分吗
汤姆生发现电子
把原子“切开”
原子结构的两种模型
卢瑟福“核式模型”
原子核
质子(带正电)
中子(不带电)
原子的结构
质子、中子等由夸克组成
1.我们周围的一切物质都是由_______或_______组成的。
2.19世纪初英国科学家道尔顿证明了_______的存在;1897年英国物理学家汤姆生发现了_______;1911年卢瑟福在进行α离子散射实验后,提出________________模型。
分子
原子
原子
电子
原子的核式结构
3.自从汤姆逊发现了电子,人们开始研究原子的内部结构。科学家提出了多种原子结构模型。在二十世纪上半叶,最为大家接受的原子结构与下列哪个物体相似( )
A.西红柿 B.西瓜 C.面包 D.太阳系
D
4.下列说法中错误的是( )
A.中性原子的质子数一定等于核外电子数
B.原子的质子数一定等于中子数
C.中性原子的原子核内的正电荷总数一定等于核外所有电子所带的负电荷总数
D.任何物体内部都存在大量的正负电荷
B