2012【优化方案】精品课件：物理选修3-5（配粤教）第3章第二节

(共32张PPT)
第二节　原子的结构
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第二节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.知道α粒子散射实验．
2．明确原子核式结构模型的主要内容．
3．理解原子核式结构提出的主要思想．
重点难点：1.原子的核式结构．
2．α粒子散射实验．
课前自主学案
一、α粒子散射实验
1．汤姆生的原子结构模型—葡萄干布丁模型
原子是一个__体，____________均匀地分布在其中，______________则像布丁中的葡萄干一样镶嵌在内．
球
带正电的部分
质量很小的电子
2．α粒子散射实验
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有____α粒子发生了较大的偏转，并且有______α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.
少数
极少数
思考感悟
1909年到1911年，卢瑟福用α粒子轰击金箔，进行著名的α粒子散射实验．在α粒子散射实验中为什么选用金箔？
提示：这是因为：(1)金的延展性好，容易做成很薄很薄的箔，实验用的金箔厚度大约是10－7m；(2)金原子带的正电荷多，与α粒子间库仑力大；(3)金原子质量大约是α粒子质量的50倍，因而惯性大，α粒子的运动状态容易改变，金原子的运动状态不容易改变．
二、原子的核式结构的提出
1．原子的核式结构模型
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：在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部____，而____则在核外空间绕核旋转．
2．原子和原子核的半径
原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半径却非常小，原子半径大约是______，而原子核的半径约为____________.
质量
电子
10－10m
10－15～10－14m
核心要点突破
一、汤姆生的原子模型
1.原子是一个球体，正电荷和质量均匀分布．
2．电子按一定规律镶嵌其中．
3．电子在平衡位置附近振动发光，如图3－2－1.
4．原子内正、负电荷相等，原子整体呈电中性．
图3－2－1
特别提醒：汤姆生的原子模型虽然不正确，但它试图从原子的层面上解释发光问题，揭开了原子结构研究的序幕．
二、α粒子散射实验
1．α粒子散射实验的装置
实验装置如图3－2－2所示，由α粒子放射源、金箔、荧光屏等组成．
放射源放出快速运动的α粒子，α粒子通过金箔时被散射，打到荧光屏上，荧光屏上带有放大镜，可以在水平面内转动，整个装置封闭在真空内．
图3－2－2
2．α粒子散射实验的结果
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回．
特别提醒：汤姆生的原子模型无法解释α粒子的大角度散射，因为电子质量太小，不会使α粒子的运动方向明显改变．如果正电荷均匀分布，α粒子穿过金箔时受到各方向的库仑斥力基本平衡，也不会使α粒子发生大角度散射．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.(双选)如图3－2－3为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，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，观察到的现象描述正确的是(　　)
图3－2－3
A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些
C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析：选AD.α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，在A位置处观察闪光次数最多，A正确．少数发生较大的偏转，在B处观察到闪光的次数比A处应少很多，而不是稍少一些，B错误．极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°.在C、D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确．
三、原子的核式结构
1．卢瑟福原子结构模型的内容
(1)在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部的正电荷和几乎全部质量，都集中在核里．
(2)带负电的电子在核外空间绕核旋转．
2．核式结构模型的解释
(1)由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响．如图3－2－4.
(2)只有极少数α粒子有机会与原子核接近，明显地受到原子核的斥力而发生大角度的偏转．如图3－2－4.
图3－2－4
3．原子核的电荷和大小
中性原子的原子核的电荷数等于核外电子数，原子核的半径约为10－15m～10－14m，原子半径的数量级为10－10m，两者相差万倍之多，可见原子内部十分空旷．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.(双选)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，他提出了原子的核式结构学说．如图3－2－5所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd分别表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是(　　)
图3－2－5
解析：选BD.α粒子和原子核都带正电，α粒子离核越近受斥力越大，偏转越大，C错D对；曲线运动的轨迹总是弯向受力的一侧，A错B对．
α粒子散射实验现象
课堂互动讲练
(单选)卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是：在用α粒子轰击金箔的实验中发现α粒子(　　)
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极少数被弹回
C．绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过
D．全部发生很大的偏转
例1
【精讲精析】　本题考查对实验现象的正确描述，由卢瑟福α粒子散射实验现象，不难判断B正确．
【答案】　B
【方法总结】　学会用α粒子散射实验的核式结构模型解释α粒子散射实验有助于对问题的认识和理解．
(单选)在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(　　)
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
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．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
核式结构模型
例2
【精讲精析】　卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转，这是由于α粒子带正电，而原子核极小，且原子核带正电，选项A正确，选项B错误．α粒子能接近原子核的机会很小，大多数α粒子都从核外的空间穿过，而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样，运动方向不会发生改变．选项C、D的说法没错，但与题意不符．
【答案】　A
【方法总结】　原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果的基础上的，这是解决该类题目的关键所在．
(双选)如图3－2－6所示，Q为金原子核，M、N为两个等势面，虚线为α粒子经过原子核附近的运动轨迹，关于α粒子，下列说法正确的是(　　)
图3－2－6
α粒子散射实验中的能量变化问题
例3
A．α粒子从K到R的过程中动能逐渐增加
B．α粒子从K到R的过程中动能逐渐减小
C．α粒子从K到R的过程中动能先减小后增加
D．α粒子从K到R的过程中电势能先增加后减小
【思路点拨】　根据库仑力对α粒子的做功情况判断．
【自主解答】　在α粒子从K到离原子核最近的过程中，库仑斥力做负功，动能逐渐减小，电势能逐渐增加；在α粒子从离原子核最近到R的过程中，库仑斥力做正功，动能增加，电势能减小．由此可知，C、D正确．
【答案】　CD
变式训练　(双选)在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况(　　)
A．动能最小
B．势能最小
C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小
D．所受金原子核的斥力最大
解析：选AD.α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增大；两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒；根据库仑定律，距离最近时斥力最大．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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