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1、山西师范大学研究生教学设计与案例分析课程考试试题(卷)2013————2014学年第2学期平时成绩考试成绩课程总成绩院(所):专业:年级:学号:姓名:--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------自选知识内容为:“原子的结构”1.简述“原子的结构”相关科学史。2.简述“原子的结构”在化学科学中的地位和作用。3.“原子的结构”相关概念图。4.分析学生学习“原子的结构”这部分内容的意义。5.“原子的结构”的教学设计
2、。1.简述“原子的结构”相关科学史人们对原子结构的认识是不断发展变化的,原子的结构演变是一个历史过程。古希腊的德谟克利特提出朴素原子论,他认为:原子是组成一切物质的基本单位。17世纪,英国科学家牛顿从力学角度发展了物质构造微粒说,他认为原子是物质的最小单位(机械原子论)。英国化学家道尔顿,根据气体实验提出原子是构成物质的微粒,并把原子想象成不可分割的实心球体。1834年,法拉第研究真空放电时,发现了“法拉第暗区”,该研究首创了低压气体放电研究的先河,也引起众多物理学家对阴极射线组成的研究。1891年,赫兹通过实验观察到阴极射线可以像光透过透明物质那样透过某些金属箔。由此,赫兹宣称阴极射线不可能
3、是微粒,只能是一种以太振动,也就是电磁波。1894年,乐纳德在阴极射线管的末端嵌上厚仅仅0.000265cm的薄铝箔F作窗口,发现从窗口会溢出射线,他们认为这是波动说的有利证据。1879年,克鲁克斯进一步改良真空泵,把真空度提高到百万分之一个大气压,对阴极射线进行了更全面的实验。他认为管内作无规则运动的残留气体分子碰撞在阴极上取得负电荷,然后又被推斥开,沿着与阴极表面垂直的方向迅速分离,这就形成了阴极射线。布鲁克斯进一步认为阴极射线是带负电的分子流。受传统观念根深蒂固的影响,以赫兹为代表的“波动说”和以克鲁克斯“负电微粒说”之间的争论一直持续了一、二十年,而且两者互不相让。直到1897年,汤姆
4、生完成了一系列的阴极射线实验之后,解决了阴极射线的组成问题。汤姆生从1881年起开始研究阴极射线,电子的发现是对阴极射线进行深入研究的结果。1897年4月,汤姆生根据阴极射线在电磁场和磁场作用下的实验轨迹在英国皇家学院的一次讨论会上宣布阴极射线是由一种带负电的粒子组成的。1899年,汤姆生正式把这种粒子叫做“电子”。汤姆生又通过实验进一步证明电子是一切化学元素原子的组成部分。1904年,汤姆生提出一个新的原子结构模型:他认为原子是一个均匀、带有正电荷的球体,带负电的电子对称地镶嵌在这个球体内,形成一个中性的球体,并通过静电作用达到稳定状态,就像葡萄干镶嵌在蛋糕上一样,将此模型成为“葡萄干蛋糕模
5、型”。该模型当时能够较好的解释原子的质量和电量分布问题。1909年,卢瑟福和他的学生盖革在抽成真空的容器内,用一铅块R包围着a粒子源,发射的a粒子打到在涂有硫化锌荧光物的荧光屏S上,此时会产生微弱的闪光。通过放大镜M观察闪光就可记下某一时间内在某一时间内在某一方向散射的a粒子数。放大镜、荧光屏与外壳制成一体,可以转到不同的方向对a粒子进行观察。卢瑟福观察到奇异的实验现象:a粒子受金属箔散射时,绝大多数平均只有2到3度的偏转;1/8000的a粒子偏转大于90度;极少数偏转接近180度。根据汤姆生的原子模型,a粒子经过一定厚度的金箔后,最多只有1%的a粒子偏转角度超过30度,大角度散射的几率很小很
6、小。但实验发现约有1/8000的a粒子发生了大角度的散射,甚至被撞倒回来。显然,汤姆生原子模型在解释新的科学事实时遇到了不可克服的困难。卢瑟福由此推想原子中一定存在某种及其坚硬、并与a粒子带有同种电荷的物体。它的体积一定很小,密度很大。根据“大宇宙与小宇宙相似”思想,卢瑟福提出了自己的原子结构模型假设。他认为原子内部存在一个带正电荷的核心,它占据很小的空间,原子几乎所有的质量及正电荷都集中在该核上。电子在核外绕核心运动,就像太阳系中的行星围绕着太阳运动一样,因此叫做核行星系模型。(核式模型)按照这种假设,卢瑟福对他的原子模型进行了严密的数字计算,得出了同一a粒子源、同一种材料的散射物体系的散射
7、公式。后来,盖革和马斯登仔细地进行了a粒子散射实验,验证了卢瑟福的散射公式,接着,他们两个发表了全面的实验数据,进一步肯定了卢瑟福的理论。19世纪末,当人们从理论上解释原子光谱现象时,发现卢瑟福的有核原子模型与经典电磁理论不相符合。根据经典电磁理论,绕核高速旋转的电子将以电磁波的形式不断发射出能量,运动的轨道半径也将逐渐缩小,电子很快就会落在原子核上。因此,原子应该是不稳定的体系,但当时发现的各种
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