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,高中物理选修3-5粤教版,第二节 原子的结构,目标定位 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.3.知道原子核式结构模型的主要内容.4.能说出原子和原子核大小的数量级,一、汤姆生的“葡萄干布丁”模型 1汤姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一个_， _均匀分布在整个球内 _像布丁里的葡萄干一样镶嵌在原子里(如图321所示) 图321,球体,正电荷,电子,2汤姆生的模型能解释一些实验事实，如利用电子的_定性解释某些光辐射 二、粒子散射实验 1实验装置 (1)放射源：钋放在带小孔的铅盒中，能放射_ 粒子：带正电，q _，质量约为氢原子的4倍射出速度可达107 m/s. (2)金箔：厚度极小，(虽然很薄但仍有几千层原子) (3)显微镜：能够在围绕金箔的_内转动观察 (4)荧光屏：玻璃片上涂有_物质硫化锌，装在显微镜上,简谐振动,粒子,2e,水平面,荧光,2实验结论 (1)绝大多数的粒子穿过金箔后_的方向前进； (2)少数粒子发生了_的偏转； (3)极少数粒子的偏转角超过_，甚至有极个别粒子被反弹回来 3实验意义 (1)否定了_的原子结构模型 (2)提出了_模型，明确了_的数量级,仍沿原来,较大,90,汤姆生,原子核式结构,原子核大小,4卢瑟福的核式结构模型 1911年卢瑟福提出：在原子的中心有一个_，叫做_，原子的全部_和几乎全部质量都集中在_，带_荷的_在核外空间绕核旋转 特别提醒 1.原子核所带单位正电荷数等于核外电子数，所以整个原子呈电中性 2电子绕核旋转所需向心力是核对它的库仑引力 5原子核的大小：实验确定的原子核半径R的数量级为_，而整个原子的半径数量级是_，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的 特别提醒 依据粒子散射是估计核半径最简单的方法.,很小的核,原子核,正电荷,原子核里,负电,电子,1015m,1010m,一、对粒子散射实验的理解 1实验装置示意图(如图322) 图322,2注意事项：(1)整个实验过程在真空中进行 (2)粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，粒子才能穿过 3粒子散射实验与汤姆生的原子模型的冲突分析 分析否定的原因 (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，按照汤姆生原子模型，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，更不可能使粒子反向弹回，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，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,【例1】 (双选)如图323为卢瑟福所做的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的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是 ( ) 图323,A相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最少 B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍 少些 C放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 D放在C、D位置时屏上观察不到闪光 答案 BC 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错误；少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度大于90，极个别粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故D错，B、C对,借题发挥 解决粒子散射实验问题的技巧 (1)熟记装置及原理 (2)理解建立核式结构模型的要点 核外电子不会使粒子的速度发生明显改变 汤姆生的原子模型不能解释粒子的大角度散射 少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用 绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内,针对训练1 (单选)(2013福建高考)在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原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 解析 粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对,二、卢瑟福原子核式结构模型 1内容：在原子中心有一个很小的核，叫原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转 2对粒子散射实验结果的解释 (1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转 (2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少,(3)如果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324所示 图324,3数量级：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.,【例2】 (单选)下列对原子结构的认识中，错误的是 ( ) 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，向心力为库仑力 C原子的全部正电荷都集中在原子核里 D原子核的直径大约为1010 m 答案 D 解析 卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为1015 m，而原子直径的数量级为1010 m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.,针对训练2 (单选)在卢瑟福粒子散射实验中，只有少数粒子发生了大角度偏转，其原因是 ( ) A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 B正电荷在原子内是均匀分布的 C原子中存在着带负电的电子 D原子的质量在原子核内是均匀分布的 答案 A 解析 本题考查了学生对粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符.,
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