高二物理选修3-5 18.2 原子的核式结构模型 人教版（19张ppt）

(共19张PPT)
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主要考查对粒子散射实验的理解以及运用核式结构模型分析相关问题的能力,多以选择题形式出现,难度不大。
18.2 原子的核式结构模型
1.问题的提出
汤姆孙发现电子之后,使人们认识到电中性的原子内部有复杂的结构。那么原子
内部的正、负电荷是怎样分布的?从而拉开了探索原子内部结构的序幕。
2.汤姆孙的“枣糕模型”
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,如图所示：


说明：(1)汤姆孙的“枣糕模型”也被称为“西瓜模型”；
(2)这一模型虽然能解释一些实验事实,但这一模型很快被粒子散射实验所否定。
一、原子结构模型的探索
3. 粒子散射实验
1900-1911年,卢瑟福和他的助手做了用 粒子轰击金箔的实验.
(1)实验装置(如图所示)：放射源、金箔、显微镜、荧光屏.




注意： ①整个实验在真室中进行；
②金箔很薄,粒子容易穿过。
一、原子结构模型的探索
卢瑟福
教材延伸
用金作为“靶子”的原因:
(1)金原子核带电荷量Q=79e,对粒子有较明显的库仑力的作用;
(2)金原子核比粒子的质量大得多,粒子不会使金原子核发生明显的运动;
(3)金的延展性好,可制成很薄的箔,能减少粒子与金原子核发生二次碰撞的可能性。
一、原子结构模型的探索
(2)实验过程
①放射源放出的粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到荧光屏上产生闪光,通过显微镜观察；
②放上金箔,观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光；
③转动显微镜和荧光屏,在不同角度观察,可以看到α粒子的散射现象。
(3)实验现象与结果
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；
②有少数α粒子发生了较大角度的偏转;
③极少数α 粒子偏转角超过90°,有的甚至沿原路返回。
一、原子结构模型的探索
(4)汤姆孙模型无法解释α粒子散射实验
大角度的偏转不可能是由电子造成的,因为它的质量只有α粒子的。它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对子弹的影响，完全可以忽略。因此,造成α粒子偏转的主要原因是具有原子的大部分质量的带正电部分的作用.
汤姆孙模型认为正电荷是均匀地分布在原子内的, α粒子穿过原子时受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡,对α粒子运动的影响不会很大, α粒子将沿直线飞行穿过金箔,无法解释大角度散射的实验结果。
一、原子结构模型的探索
一、原子结构模型的探索
例1. （多选）如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是（　 　）
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察
到屏上的闪光次数不一样多
B．在图中的B 位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
AC
一、原子结构模型的探索
变式1. （多选）如图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（ 　　）
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时稍少些
C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
AC
1.核式结构模型
(1)内容
卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,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,带负电的电子在原子核外空间里绕着原子核旋转。
(2)原子的核式结构模型与汤姆孙模型的根本区别
二、原子的核式结构模型
核式结构模型 汤姆孙模型
原子内部是非常空旷的,正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速运转 电子均匀嵌在原子球体内
说明：
卢瑟福提出的原子结构模型中,带正电的原子核像太阳,带负电的电子像绕着太阳运转的行星。在这个“太阳系”中,支配它们的作用力是电磁相互作用力.
因而这个模型又被称为“行星模型”。
二、原子的核式结构模型
行
星
式
2.原子的核式结构模型对α粒子散射实验的解释
按卢瑟福的原子结构模型(核式结构),当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小, α粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变极少,由于原子核很小,这种机会就很多,所以绝大多数α粒子不发生偏转:只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑斥力,偏转角才很大,而这种机会很少;如果α粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180°,这种机会极少.如图所示：
二、原子的核式结构模型
3.原子核的电荷与尺度





二、原子的核式结构模型
电荷数等于核外电子数(中性原子)
由质子和中子组成,核电荷数等于质子数
原子核半径的数量级为10-15m,原子半径的数量级为10-10m
原
子
核

说明：
如果将原子比作足球场,那么原子核仅相当于一只蚂蚁大小。
例2. （多选）卢瑟福用α粒子轰击金箔，观察α粒子的散射现象，提出原子的核式结构模型，关于α粒子的散射现象和原子的核式结构模型，下列说法正确的是（　 　）
A．多数α粒子穿过金箔后，发生了较大偏转，有的偏转角超过900
B．只有极少数α粒子穿过金箔后，发生了大角度偏转
C．原子中存在一个体积很小的带正电的原子核，电子在核外绕核运动
D．原子核几乎集中了原子的全部质量
BCD
二、原子的核式结构模型
例3. （多选）下列对原子结构的认识中，正确的是 （　 　）
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外旋转，库仑力提供向心力
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子核的直径大约是10﹣10m
ABC
二、原子的核式结构模型
变式2. 在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数的粒子发生了大角度的偏转，其原因是（　　）
A．原子是可再分的
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力作用
D．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上
D
二、原子的核式结构模型
例4. 如图所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹。设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为Ea、Eb、Ec，则（　　）

D
二、原子的核式结构模型
A．va＞vb＞vc，Eb＞Ea＞Ec
B．vb＞vc＞va，Eb＞Ea＞Ec
C．vb＞va＞vc，Eb＞Ea＞Ec
D．vb＜va＜vc，Eb＞Ea＞Ec
变式3.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
C
二、原子的核式结构模型
原因
现象


α散射实验
原子核的电荷和尺度
原子的核式结构
核式结构模型
课堂小结
作业
1.先复习今天所讲基础内容完成本节小本；
2.预习第三节，完成小本。