1、返回目录 原子结构 第十八章 返回目录 第2节 原子的核式结构模型返回目录 学习目标 1.了解汤姆孙的原子结构模型 2.了解粒子散射实验现象、方法和结果 3.知道卢瑟福原子结构模型的内容和意义 4.知道原子和原子核的大小数量级 5.领会卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力 返回目录 课前 教材预案课堂 深度拓展课末 随堂演练课后 限时作业返回目录 汤姆孙于1898年提出一种模型他认为，原子是一个_体，_弥漫性地均匀分布在整个球体内，_镶嵌其中，要点一 汤姆孙的原子模型球 课前教材预案正电荷 电子 返回目录 如图所示，图中的小圆点代表_，大圆点代表_.有人形象地把汤姆孙模型称为“_模型”或“
2、_模型”该模型能解释一些实验现象，后来，被_否定了电子 正电荷 西瓜 枣糕 粒子散射实验 返回目录 1粒子散射实验(1)粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带_，质量为氢原子质量的_倍两个单位的正电荷 要点二 原子的核式结构模型4 返回目录(2)实验装置如图所示(俯视)，整个装置放在真空中，其中：返回目录 R：放射源释放_粒子F：厚度极小的_M：带有荧光屏S的_，能够围绕金箔F在_内转动，观察不同方向上的粒子的散射情况 金箔 放大镜 水平面 返回目录(3)实验结果：_粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有_粒子(约占八千 分 之 一)发 生 了 大 角 度 偏 转，偏 转
3、的 角 度 甚 至_90，也就是说它们几乎被“_”(4)实验意义：卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的_模型绝大多数 少数 大于 撞了回来 核式结构 返回目录 2原子核式结构模型(1)核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫_，它集中了全部的_和几乎全部的_，_在核外空间运动原子核 正电荷 质量 电子 返回目录(2)原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与 含 有 的 _ 相 等，非 常 接 近 于 它 们 的_原子核的组成：原子核是由_和_组成的，原子核的电荷数就等于原子核中的_数电子数 原子序数 质子 中子 质子 返回
4、目录 原子核的大小：实验确定的原子核半径R的数量级为_m，而原子的半径的数量级是_m，原子内部是十分“空旷”的1015 1010 返回目录 问题与思考1汤姆孙的原子结构模型能够解释哪些原子的问题？答案 汤姆孙的原子结构模型认为原子内正、负电荷相等，可以解释原子的电中性问题，也可以粗略解释原子的发光问题返回目录 2在粒子散射实验中，只有少数粒子发生大角度偏转说明了什么问题？答案 只有少数粒子受到了库仑力的作用，说明原子内部带正电部分的体积很小返回目录 课堂深度拓展考点一 粒子散射实验现象及意义1实验装置如图所示，由粒子源、金箔、荧光屏等组成返回目录 2实验现象及思考(1)现象：绝大多数粒子穿过金
5、箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子发生了较大角度的偏转极少数粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180，沿原路返回返回目录(2)粒子的散射实验对汤姆孙原子模型的否定粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，粒子不会发生偏转粒子正对着电子射来，质量远小于粒子的电子不可能使粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹返回目录 粒子散射实验表明原子内绝大部分是空的，除非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(3)结果：卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型返回目录【例题1】如图所示为粒子散射实验装置的
6、示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法错误的是()返回目录 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位置时少得多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到一些闪光，但次数极少答案 C 返回目录 解析 根据粒子散射实验的现象，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故选项A正确；少数粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光会逐渐减少，故选项B、D正确，C错误返回目录【变式1】卢瑟福粒子散射实验的结果()A证明了质子的存在B证明了
7、原子核是由质子和中子组成的C证明了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D说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动答案 C 返回目录 解析 该题考查的是粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献，粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，它并不能证明原子核是由质子和中子组成的，故选项C正确返回目录 1原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的对比考点二 原子的核式结构模型与原子核的组成核式结构模型枣糕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返回目录 2原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子
8、数相等，非常接近原子序数3原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数4原子核的大小：原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 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1015返回目录【例题2】(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()A原子的中心有个核，叫原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D带负电的电子在核外绕着核旋转答案 ACD 返回目录 解析 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：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
9、子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，选项B错误，A、C、D正确返回目录【变式2】(多选)粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，粒子符合下列哪种情况()A动能最小B势能最小C粒子与金原子核组成的系统的能量最小D所受金原子核的斥力最大答案 AD 返回目录 解析 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，斥力最大返回目录 考点三 粒子散射实验中的力电综合问题1粒子的受力特点粒子与原子核间的作用力是库仑斥力大小：FkQqr2 返回目录(1)式中Q为原子核的电荷量q为粒子所带电量，r
10、为粒子与原子核间的距离(2)粒子离原子核越近，库仑力越大；运动加速度越大，反之，则越小方向：粒子的受力沿原子核与粒子的连线，由原子核指向粒子返回目录 2库仑力对粒子的做功情况(1)当粒子靠近原子核时，库仑斥力做负功，电势能增加(2)当粒子远离原子核时，库仑斥力做正功，电势能减少3粒子的能量转化仅有库仑斥力做功，只是电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变返回目录(1)粒子与原子核之间的万有引力远小于两者之间的库仑斥力，因而可以忽略不计(2)在处理粒子等微观粒子时一般不计重力返回目录 粒子散射实验中的力电问题常用的规律(1)库仑定律：Fk q1q2r2，用来分析粒子和原子核间的相互作用力(2)
11、牛顿第二定律：该实验中粒子只受库仑力，可根据库仑力的变化分析加速度的变化返回目录(3)功能关系：根据库仑力做功，可分析动能的变化，也能分析电势能的变化(4)原子核带正电，其周围的电场相当于正点电荷的电场，注意应用其电场和等势面的特点返回目录【例题3】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2.0 107 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 q1q2r，r为距点电荷的距离，粒子质量为6.641027 kg)返回目录 解析 当粒子靠近原子核运动时
12、，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，所以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12mv2kq1q2d，返回目录 解得d2kq1q2mv2 29.01092791.6101926.6410272.01072m2.71014 m答案 2.71014 m返回目录【变式3】试分析例题3中粒子与原子核发生对心碰撞达到最小距离前的动能、电势能及加速度的变化情况解析 粒子沿着粒子与原子核连线向原子核靠近时，库仑斥力做负功，粒子的动能不断减少，电势能不断增大，当达到最近时，动能减小为零，而电势能最大；在靠近过程中，库仑斥力越来越大，加速度越来越大，粒子做加速度逐渐增大
13、的减速运动答案 见解析返回目录 1(多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是()A原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D原子核的直径的数量级是1010 m课末随堂演练返回目录 答案 AB 解析 因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，选项A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，选项B正确；原子核直径的数量级是1015 m,原子直径的数量级是1010 m，选项D错误返回目录 2在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原
14、子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()答案 C 返回目录 解析 粒子受原子核斥力作用而做远离原子核的曲线运动，且离核越近，曲线弯曲程度越大，选项C正确返回目录 3(多选)卢瑟福对粒子散射实验的解释是()A使粒子产生偏转的力是原子中电子对粒子的作用力B使粒子产生偏转的力主要是库仑斥力C原子核很小，粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进D能产生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子返回目录 答案 BCD 解析 使粒子产生偏转的主要作用力是原子核对粒子的库仑斥力，选项A错误，B正确粒子穿过原子时离原子核越近，库仑斥力越强，
15、偏转的角度就越大，选项D正确原子核很小，粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进，选项C正确返回目录 4人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，关于这两种模型，下列说法正确的是()A粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型返回目录 C科学家通过粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型答案 B 解析 粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣核模型，建立了核式结构模型返回目录 5已知电子质量为9.11031
16、 kg，带电荷量为1.61019 C，氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.531010 m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流返回目录 解析 由卢瑟福核式结构模型可知，电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力mv2r ke2r2，得vekrm1.61019 91090.5310109.11031 m/s2.19106 m/s，返回目录 其动能Ek12mv2129.11031(2.19106)2 J2.181018 J，运动周期T2rv23.140.5310102.19106 s1.521016 s，返回目录 电子绕核运动形成的等效电流IqteT 1.610191.521016 A1.05103 A答案 2.19106 m/s 2.181018 J 1.521016 s 1.05103 A返回目录 课后限时作业
