1、高考资源网（） 您身边的高考专家第2节原子的核式结构模型(教师用书独具)课标要求知识与技能1.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容过程与方法1.通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生在对现象的分析归纳中得出结论的逻辑推理能力2.通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用情感态度与价值观通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义.课标解读1知道粒子散射实验
2、的原理、实验装置及实验结果2从粒子散射实验的结果分析到卢瑟福建立原子的核式结构模型过程，体会科学实验与思维相结合的物理研究方法3知道原子的核式结构模型，并能成功解释粒子的散射实验现象教学地位从汤姆孙的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育通过学生对粒子散射实验现象的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干面包模型，并开始建方新的模型希望这一部分由学生自己完成，教师总结，总结时，突出汤姆孙原子模型与粒子散射实验之间的矛盾，可以将粒子分别穿过葡萄干面包模型和核式
3、结构模型的不同现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点得到卢琴福的原子的核式结构模型后再展示立体动画粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识粒子散射实验是教学的重点，高考的热点.(教师用书独具)新课导入建议问题导入卢瑟福用粒子轰击金箔时，发现少数粒子发生了大角度偏转，这是用汤姆孙的原子模型解释不通的你能解释这种现象吗？本节课请同学们和老师一起解决此问题教学流程设计步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道粒子散射实验的原理和实验结果2.知道原子的核式结构模型.1.粒子散射实验(重点)2.卢瑟福提出的原子的核式结构模型(重
4、点)3.卢瑟福对实验结果的解释(难点)粒子散射实验1.基本知识(1)实验目的粒子通过金箔时，用这些已知的粒子与金属内的原子相互作用，根据粒子的偏转情况来获得原子内部的信息(2)实验方法用由放射源发射的粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的粒子偏转情况(3)实验结果绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大的偏转，有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被原路弹回，粒子被反射回来的概率竟然有1/8_000.2思考判断(1)粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜()(2)金箔的厚薄对实验无影响()(3)实验装置放在真空中()3探究交流卢瑟福为何选用
5、粒子去轰击金箔？【提示】因为当时已经发现了射线和射线，并且，组成射线的粒子是具有很大动能的带电粒子，适合做轰击金属的“炮弹”另外，金具有较大的密度和很好的延展性，能够做成很薄的箔片卢瑟福的原子模型及原子大小1.基本知识(1)核式结构模型原子的内部有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动原子的核式结构模型又被称为行星模型(2)原子的大小原子直径数量级：1010 m.原子核直径数量级：1015_m.2思考判断(1)原子内部正电荷是均匀分布的()(2)原子的质量是均匀分布的()(3)原子的几乎全部质量都集中在原子核内()3探究交流卢瑟福的原子模型
6、是如何解释粒子散射实验结果的？【提示】粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也改变很小只有当粒子十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转由于核很小，粒子十分接近的机会很小，所以绝大多数粒子基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转.粒子散射实验的理解【问题导思】1粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的 ?2按照葡萄干面包模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？3你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏转？为什么？1实验背景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
7、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实验装置如图221所示，由放射源、金箔、荧光屏等组成图2213实验分析(1)由于电子质量远小于粒子质量，所以电子不可能使粒子发生大角度偏转(2)使粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使粒子发生大角度偏转，更不能使粒子反向弹回，这与粒子的散射实验相矛盾(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，粒子大角度散射是不可能的4实验意义
8、 (1)否定了汤姆孙的原子结构模型(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级1整个实验装置及实验过程必须在真空中进行2粒子是氦核，穿透能力很弱，因此金箔必须很薄，粒子才能穿过(2013昌江高二检测)如图222所示为卢瑟福和他的同事们做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A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中正确的是()粒子散射实验装置图222A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少【审题指导】解此
9、题的关键是正确掌握粒子散射实验的现象，以便确定观察位置【解析】在卢瑟福粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，故A正确，少数粒子发生较大偏转，极少数粒子偏转角度超过90，极个别粒子被反射回来，故B、C错，D对【答案】AD1英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，发现了粒子的散射现象如图所示，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的粒子的运动轨迹的是()【解析】粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显当正好击中原子核时，由于粒子质量较小而反弹所以B、D选项正确【答案】BD两种模型对粒子散射实验的 不同解释【问题导思】1两种原
10、子结构模型中正电荷及质量分布有什么区别？2汤姆孙原子结构模型能解释粒子的大角度偏转吗？3卢瑟福的核子结构模型如何解释粒子的散射现象？汤姆孙的葡萄干面包模型卢瑟福的原子核式模型分布情况正电荷和质量均匀分布，负电荷镶嵌在其中正电荷和几乎全部质量集中在原子中心的一个极小核内，电子质量很小，分布在很大空间内受力情况粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零少数靠近原子核的粒子受到的库仑力大，而大多数离核较远的粒子受到的库仑力较小偏转情况不会发生大角度偏转，更不会弹回绝大多数粒子运动方向不变，少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度超过90，有的甚至被弹回分析结论不符合粒子散射现象符合粒子散射
11、现象在粒子散射实验中，根据粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小现有一个粒子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Epk，r为距点电荷的距离粒子质量为6.641027 kg)【审题指导】(1)明确粒子的运动为沿粒子与原子核连线的直线运动(2)当动能减为零时，电势能最大，离原子核最近(3)原子核的大小应该比最近距离小一些【解析】当粒子靠近原子核运动时，粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2k
12、.d m2.71014 m.【答案】2.71014 m2卢瑟福在粒子散射实验中，测出当粒子(He)与金核(Au)发生对心碰撞时，粒子接近金核的最小距离约为2.01014 m，试估算金核的密度(结果保留一位有效数字)【解析】本题要建立一个模型，粒子接近金核的最小距离认为是金核的半径金核(Au)中有197个核子，每个核子的质量约为1.671027 kg，把金核看做一个球体，其半径约为r2.01014 m，则金核的体积为：Vr33.14(2.01014)3 m33.31041 m3，金核的质量为：m197m01971.671027 kg3.31025 kg，金核的密度为：1.01016 kg/m3【
13、答案】1.01016 kg/m3综合解题方略粒子散射实验中的功能关系(2013龙岩检测)图223如图223所示，根据粒子散射实验，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，实线表示一个粒子的运动轨迹在粒子从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【审题指导】粒子在库仑力的作用下发生偏转，通过电场力做功使粒子的动能和电势能之间相互转化电场力做功情况分析是解决本题的关键【规范解答】根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的
14、电场分布与正点电荷电场类似粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系EaEcEb，故粒子的加速度先变大，后变小，D错误【答案】C粒子散射实验中的功能问题粒子接近原子核时，电场力做负功，粒子的动能减小，电势能增加；反之，粒子离开原子核时，电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减小粒子接近原子核的过程是一个加速度变大的减速过程，所以解决相关的问题优先考虑功能规律【备课资源】(教师用书独具)核物理之父卢瑟福卢瑟福被公认为是20世纪最伟大的实验物理学家
15、，在放射性和原子结构等方面，都作出了重大的贡献他还是最先研究核物理的人除了理论上非常重要以外，他的发现还在很大范围内有重要的应用，如核电站、放射标志物以及运用放射性测定年代等他对世界的影响极其深远，并且其影响还将持久保持下去他被称为近代原子核物理学之父卢瑟福一生还有很多逸闻趣事1有个外号叫“鳄鱼” 卢瑟福从小家境贫寒，通过自己的刻苦努力，这个穷孩子完成了他的学业这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回、勇往直前的精神后来他的学生为他起了一个外号鳄鱼，并把鳄鱼徽章装饰在他的实验室门口因为鳄鱼从不回头，它张开吞食一切的大口，不断前进. 2摇身一变成为“化学家”1908年，卢瑟福获得该
16、年度的诺贝尔化学奖，他对自己不是获得物理学奖感到有些意外，他风趣地说：“我竟摇身一变，成为一位化学家了！”“这是我一生中绝妙的一次玩笑！”3杰出的学科带头人 卢瑟福还是一位杰出的学科带头人，被誉为“从来没有树立过一个敌人，也从来没有失去一位朋友”的人在他的助手和学生中，先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人.1922年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔曾深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”科学界中，至今还传颂着许多卢瑟福精心培养学生的小故事4是我制造了波浪卢瑟福属于那种“性格极为外露”的人，他总是给那些见过他的人留下深刻的印象他个子很高，声音洪亮，精力充沛，信心十足，并且极不谦虚当他的同事评论他有不可思议的能
17、力并总是处在科学研究的“浪尖”上时，他迅速回答道：“说得很对，为什么不这样？不管怎么说，是我制造了波浪，难道不是吗？”几乎所有的科学家都同意这一评价5最后一个土豆1895年，在农场挖土豆的卢瑟福收到了英国剑桥大学发来的通知书，通知他已被录取为伦敦国际博览会的奖学金学生卢瑟福接到通知书后扔掉挖土豆的锄头，喊道：“这是我挖的最后一个土豆啦！”1(2013泉州检测)卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据是粒子轰击金箔的实验，在实验中他发现粒子()A全部穿过或发生很小的偏转B全部发生很大的偏转，甚至有的被反弹回C绝大多数不发生或只发生很小的偏转，有极少数发生很大的偏转，个别甚至被反弹回D绝大多数发生很大的
18、偏转，甚至被反弹回，只有少数穿过【解析】根据卢瑟福的核式结构学说，原子有一个很小的核，集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，核外巨大空间为电子的运动空间因此飞过来的粒子与原子核正碰而被反弹回的几率非常小，并且与原子核比较近，受库仑力作用发生较大偏转的机会也不多，故绝大多数粒子离核较远，受库仑力很小，基本上沿直线运动选项C正确【答案】C2粒子散射实验结果表明()A原子中绝大部分是空的B原子中全部正电荷都集中在原子核上C原子内有中子 D原子的质量几乎全部都集中在原子核上【解析】在粒子散射实验中，绝大多数粒子穿过金箔时其运动方向基本不变，只有少数粒子发生较大角度的偏转，这说明原子的全部正电荷和几乎所有
19、的质量都集中在一个很小的核上，这个核就叫原子核原子核很小，只有少数粒子在穿过金箔时接近原子核，受到较大库仑力而发生偏转；而绝大多数粒子在穿过金箔时，离原子核很远，所受库仑斥力很小，故它们的运动方向基本不变所以本题正确选项为【答案】ABD3在粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为()A粒子与电子根本无相互作用B粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D电子很小，粒子碰撞不到电子【解析】粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，不到粒子质量的，碰撞时对粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上
20、一粒尘埃一样故正确答案为C.【答案】C4(2013厦门检测)粒子散射实验中，当粒子最接近原子核时，粒子符合下列哪种情况()A动能最小B势能最小C粒子与金原子组成的系统的能量最小D所受原子核的斥力最大【解析】粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑力做功，动能减少，电势能增加两者相距最近时，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【答案】AD5关于原子结构理论与粒子散射实验的关系，下列说法正确的是()A卢瑟福做粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕模型”是错误的B卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论C卢瑟福的粒子散射实验是为了验证“核式结构”理论的正确性D卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论【解析】卢瑟福设计的粒子散射实验是为了探究原子的结构，并非为了验证汤姆孙模型是错误的，A错误；卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误而提出“核式结构”理论，B错误；卢瑟福做了粒子散射实验后，由实验现象而提出了“核式结构”结论，C错误，D正确【答案】D高考资源网版权所有，侵权必究！