2019-2020学年高中物理第十八章原子结构第2节原子的核式结构模型讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第2节原子的核式结构模型1.α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°。2．原子结构模型：在原子的中心有一个很小的核叫原子核，原子的所有正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。3．原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数。4．原子半径的数量级为10－10m，原子核半径的数量级为10－15m。一、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中。汤姆孙的原子模型，小圆

2、点代表正电荷，大圆点代表电子。汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否定了。二、α粒子散射实验1．α粒子α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，含有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。2．实验方法用α粒子源发射的α粒子束轰击金箔，用带有荧光屏的放大镜，在水平面内不同方向对散射的α粒子进行观察，根据散射到各方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中正、负电荷的分布情况。3．实验装置4．实验现象(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。(2)少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它

3、们几乎被“撞了回来”。5．实验意义卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。三、卢瑟福的核式结构模型1．核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。2．原子核的电荷与尺度1．自主思考——判一判(1)汤姆孙的枣糕式模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内。(√)(2)α粒子带有一个单位的正电荷，质量为氢原子质量的2倍。(×)(3)α粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型。(×)(4)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。(√)

4、(5)原子核的电荷数等于核中的中子数。(×)(6)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(√)2．合作探究——议一议1由原子的半径和原子核的半径数值可推知，原子核体积只占原子体积的，其空旷程度1015可想而知。据此，你能否说明产生α粒子散射现象的原因？可得到怎样的启示？提示：由于α粒子的质量远大于电子质量，电子不可能使其发生大角度偏转，产生大角度偏转的原因应该是原子核，由于原子核非常小，入射的α粒子绝大多数距原子核很远。只有极少数α粒子靠近原子核，由于其库仑斥力而使α粒子发生大角度偏转。由α粒子散射现象可知，原子核非常小；能够使α粒子发生大角度偏转，说明原子核

5、聚集了原子的绝大部分质量且带正电。对α粒子散射实验现象的分析1．实验背景α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，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．否定汤姆孙的原子结构模型(1)质量远小于原子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转。(2)α粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转。(3)α粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型。3．大角度偏转的实验现象分析(1)由

6、于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转。(2)使α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，α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α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾。(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，α粒子大角度散射是不可能的。4．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样

7、，无遮无挡，运动方向改变很小。因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转。(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90°。1．(2016·上海高考)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在()A．电子B．中子C．质子D．原子核解析：选D卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只