高中物理第十八章原子结构2原子的核式结构模型教材梳理素材新人教版选修3-5

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1、2原子的核式结构模型疱丁巧解牛知识•巧学一、汤姆孙原子模型当时，无法直接通过实验探测原子内部的奥秘，汤姆孙运用经典力学的理论，根据电荷之间的作用力与距离的平方成反比进行了大量计算，以求证电子稳定分布应处的状态，他认为，既然电子那么小，又那么轻，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置（图18-2-1）.电子图带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性.如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引，另一方而又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态，电子在它们的平衡位置附近做简谐运

2、动，可以发射或吸收特定频率的电磁波.汤姆孙原子结构模型图18-2-1模型可以帮助我们理解一些无法直接观察的事物.一个好的原子模型应该能够解释所有的关于原子和物体的信息.当获得越来越多的信息时模型也会慢慢改变.联想发散汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实所否定.不过它的意义却极其深远，电子的发现使我们认识到原子是有结构的，并用汤姆孙的原子模型可以粗略解释原子发光问题，为我们揭开了原子结构的研究的帷幕.二、«粒子的散射实验1909-1911年卢瑟福和他的助手做了用a粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现.

3、1.实验装置整个实验在真空中进行，高速的a粒子流垂直射到很薄的金箔上，由于受到金原子中带电微粒的库仑力的作用，一些«粒子通过金箔后必然会改变原来的运动方向，产生偏转.当a粒子穿过金箔后，打在荧光屏上闪光，然后通过显微镜观察，如图18-2-2所示.图18-2-2联想发散整个实验过程在真空中进行.a粒子后来被证明是氮原子核，带正电，由两个中子和两个质子组成，其质量约为电子的7300倍.金箔很薄，a粒子很容易穿过.2.实验现象与结果«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，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°,有的甚至被

4、弹回，偏转儿乎达到180。.a粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比a粒子的质量小得多，«粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变.但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象，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.学法一得原子的结构就像一个“黑箱”里面的信息是无法直接获取的.研究黑箱问题的一般方法是有目的地向黑箱输入一些信息，观测黑箱反馈回來的输出信息，进而推断出黑箱内的结构和运行机制.三、原子的核式结

5、构的提出1.推理过程卢瑟福依据a粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释□粒子的散射实验现象，如图18-2-3所示.图18-2-3按照这个模型，由于原子核很小，大部分a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；只有极少数a粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转.2.核式结构模型在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子全部质量

6、，而电子则在核外空间绕核旋转.原子内部是十分“空旷”的•原子直径的数量级为IO"%!,原子核直径的数量级为10l5m,两者相差十万倍，而体积的差别就更大了，若原子相当于一个立体的足球场的话,则原子核就像足球场屮的一粒米.深化升华原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的.电子绕着原子核旋转所需向心力就是核对它的库仑引力.3.大多数a粒子都是“侵入”金原子核和电子之间的空间里，它们受到的库仑力很小，运动方向的改变也就很小.只有极少数的a粒子会非常接近金原子核，这时它们之间强烈的斥力就迫使□粒子发生较大的偏转，甚至被弹回

7、.误区提示不要认为a粒子与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果.4.从a粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10,5-10-%,原子大小的数量级为10%学法一得学习时注意把实验结果与核式结构模型的内容之间建立联系，避免机械记忆.四、原子核的电荷与尺度原子核的电荷数等于核外电子数，接近于原子序数，原子核大小的数量级为1015m,原子大小数量级为10一％,两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”.典题・热题知识点一卢瑟福a粒子散射实验例1卢瑟福a粒子散射实验的结果（）A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和

8、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A.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动解析：该题要考查的是«粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献•只要考生了解a粒子散射实验的结果