4.3 原子的核式结构模型 课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
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，称为阴极射线。
这种射线的本质是什么呢？
一、电子的发现
赫兹
德国
汤姆孙
英国
1、对阴极射线的本质认识
带电微粒
电磁辐射
一、电子的发现
自1890年起开始，J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。
2、汤姆孙的研究
一、电子的发现
由阴极K发出的射线通过小孔AB形成一束细细的阴极射线，它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光屏的位置（如P1、P2、P3、P4， ），可以研究射线的径迹。
一、电子的发现
在平行的金属板D1、D2之间加一如图所示的电场后，发现其位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。
q B = qE
电场：
磁场：
（比荷）
r
qE
P2
p1
p3



qvB
+
_
一、电子的发现
阴极射线的本质是电子流
1
电子与质子电荷量相同
2
电子是原子的组成部分
3
一、电子的发现
第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。
电荷具有量子化的特征，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
密立根 (美国)
3、密立根测电子电量
电子的电荷量
电子的质量
质子质量与电子质量的比值为：
1、电子的电荷量
2、电子的质量
二、原子的核式结构模型
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？
汤姆孙
1898
枣糕模型（西瓜模型）
1、汤姆孙的原子模型
二、原子的核式结构模型
电子
正电荷
原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子镶嵌在正电荷之中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”或“西瓜模型”。
二、原子的核式结构模型
1903年勒纳德实验：使电子束射到金属膜上。
1、现象：较高速度的电子束很容易穿透原子。
2、推断：说明原子内部很空，或者说原子不是一个实心球体。
3、矛盾：与汤姆孙的原子模型（实心）不符。
勒纳德
原子的内部结构究竟如何？
二、原子的核式结构模型
欧内斯特·卢瑟福
2、散射实验
问题1：什么是为什么要用作为炮弹？
粒子射出速度约为光速的十分之一，贯穿本领很弱，一张薄纸即可阻挡，在空气中只能传播数十厘米，射线可以使荧光物质发光。
问题2：怎样得到高速的？
钋作为放射源，放在带有小孔的铅盒中，从一个方向发射出高能的。
问题3：一张薄纸就能挡住，怎么解决这个问题？
问题4：在空气中只能传播数十厘米，怎么办？
金的延展性好，可以做到很薄；金原子质量大，可以产生更好的散射效果。
在真空环境下进行实验，避免空气分子对实验结果的干扰。
二、原子的核式结构模型
问题5：如何观测实验结果？
因为粒子能使荧光屏发出荧光，但是光点很小，所以可以用显微镜观测荧光屏上的光点。
二、原子的核式结构模型
①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
③极少数偏转的角度甚至大于90°，几乎被“撞了回来”。
②少数α粒子（约占 ）发生了大角度偏转。
散射角 1° 30° 45° 60° 75° 105° 120° 150°
闪烁数 132000 7800 1435 477 211 69 51 33
二、原子的核式结构模型
卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身上……”
二、原子的核式结构模型
汤姆孙的枣糕模型能否解释这种现象？
原子中绝大部分是空的。
原子内部有一个带正电的微粒—“核”，使α粒子受到了较大的库仑力作用。
核的质量很大，电量和质量集中在这个核上。
1.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进。
2.少数α粒子发生了较大的偏转。
3.极少数α粒子发生大角度偏转（超过90°），有的几乎达到180 °。
二、原子的核式结构模型
3、卢瑟福核式结构模型
⑶带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动
⑴在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核
⑵原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
二、原子的核式结构模型
卢瑟福本想用α粒子散射实验验证汤姆孙的枣糕模型，最后的实验结果却恰恰成为“推翻”它的理由。
泊松本是光的“波动说”的反对者，却计算得出泊松亮斑的存在，泊松亮斑最后被实验证实，成为了“波动说”的有力证据。
实验现象
模型建构
分析推理
模型检验
二、原子的核式结构模型
三、原子核的电荷与尺寸
原子是电中性。
1、原子核的电子数
原子核的电荷数等于原子内的电子数。
原子核所带正电荷数等于该元素在周期表内的原子序数。
2、原子及原子核的大小
核半径的数量级为10-15 m
原子半径的数量级是10-10 m
阴极射线
发现电子
汤 姆 孙
枣糕模型
α 粒 子
散射实验
卢 瑟 福
核式模型
课堂小结
1、原子的核式结构模型
2、科学探究的过程和方法
实验现象
分析推理
模型建构
模型检验