鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第4章 第2节 原子的核式结构模型课件 24 张PPT

第2节　原子的核式结构模型
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.了解α粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象。
2.理解卢瑟福的原子核式结构模型。
3.知道原子和原子核大小的数量级。
用卢瑟福的原子核式结构模型解释α粒子散射实验的实验现象。
领会卢瑟福α粒子散射实验的科学方法，培养学生的抽象思维能力和想象力。
知识点一　α粒子散射实验
[观图助学]
1.实验装置
2.实验方法
在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋(Po)，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到 上。α粒子穿过 后，打到环形荧光屏上，产生一个个闪烁的光点，这些光点可用显微镜观察到。
3.实验结果
α粒子穿过金箔后，仍沿 方向前进，但有 α粒子发生了 偏转，有 α粒子偏转角超过了 ，有的甚
至被 ，α粒子被反射回来的概率有 。
金箔
金箔
绝大多数
原来的
少数
较大的
极少数
90°
原路弹回
[思考判断]
(1)α粒子大角度的偏转是电子造成的。( )
(2)α粒子散射实验中，绝大多数α粒子不能穿过金箔。( )
(3)α粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型。( )
×
×
×
知识点二　卢瑟福原子模型
1.核式结构模型
(1)原子内部有一个很小的核，称为 ，原子的全部 及几乎全部的 都集中在原子核内， 在原子核外面运动。
(2)原子核式结构模型又被称为 模型。
2.原子的大小
(1)原子直径数量级： 。
(2)原子核直径数量级： 。
原子核
正电荷
质量
电子
行星
10－10 m
10－15 m
[思考判断]
(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。( )
(2)原子的核式结构认为，α粒子散射试验中，原子核使α粒子发生了大角度偏转。( )
(3)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。( )
√
√
√
[问题探究]
核心要点
对α粒子散射实验的理解与分析
如图所示为1909年英籍新西兰物理学家卢瑟福及盖革进行α粒子散射实验的实验装置。
(1)实验装置中各部件的作用是什么？
(2)少数α粒子发生大角度散射是因为与电子的相互作用吗？
答案　(1)①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。
②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。
③金箔：阻挡α粒子。
[探究归纳]
1.实验背景
α粒子散射实验是卢瑟福和他的合作者做的一个著名的物理实验，实验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
2.实验现象
(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
(2)少数α粒子发生较大的偏转。
(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的甚至被原路弹回。
3.α粒子散射实验对汤姆孙原子模型的否定
(2)当α粒子在原子的外面时，由于原子呈电中性，而且是球形对称分布，原子对α粒子没有作用力，α粒子运动方向不会发生明显的改变。
(3)当α粒子接近原子或进入原子内部时，由于正电荷均匀分布在整个原子球体中，越靠近球心，其受到的电场力越小，α粒子也不应发生大角度的散射。
所以汤姆孙原子结构模型无法解释α粒子的大角度散射现象。
[经典示例]
[例1] (多选)如图为卢瑟福所做的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，下列说法中正确的是(　　)
A.相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多
B.相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些
C.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光
D.放在C、D位置时屏上仍能观察到一些闪光，只是在D处观察到的闪光次数比在C处还要少
解析　在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B错误，C、D正确。
答案　ACD
[针对训练1] (多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A.该实验在真空环境中进行
B.荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
C.荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光
D.不用荧光屏也可用显微镜直接观察α粒子散射情况
解析　对于C项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，C错误，A、B正确；α粒子必须借助于荧光屏观察，D错误。
答案　AB
[问题探究]
如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景。
核心要点
原子核式结构模型
(1)为什么绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来运动方向前进？
(2)为什么少数的α粒子穿过金箔后，发生了大角度的偏转？
[探究归纳]
1.原子的核式结构模型与原子的葡萄干面包模型的对比
核式结构模型
葡萄干面包模型
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
电子绕核高速旋转
电子均匀嵌在原子球体内
2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，等于原子序数。
3.原子核的大小：原子的半径数量级为10－10 m，原子核半径的数量级为10－15 m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。
4.原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释
按照原子的核式结构模型，α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要因素是原子核。
(1)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，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。
(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少。
(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少。
[经典示例]
[例2] 在卢瑟福α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是(　　)
A.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
B.正电荷在原子内是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子的质量在原子核内是均匀分布的
解析　原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符。
答案　A
[针对训练2] (多选)关于原子核式结构理论说法正确的是(　　)
A.是通过发现电子现象得出来的
B.原子的中心有个核，叫作原子核
C.原子的正电荷均匀分布在整个原子中
D.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转
解析　原子的核式结构模型是在α粒子的散射实验结果的基础上提出的，A错误；原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核，B正确，C错误；原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转，D正确。
答案　BD