高中物理 18.2原子的核式结构模型（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5.ppt

2原子的核式结构模型 一 汤姆孙的原子模型1 汤姆孙原子模型 汤姆孙于1898年提出了原子模型 他认为原子是一个 弥漫性地 在整个球体内 电子 其中 有人形象地把汤姆孙模型称为 西瓜模型 或 模型 如图 球体 正电荷 均匀分布 镶嵌 枣糕 2 粒子散射实验 1 实验装置 粒子源 金箔 荧光屏 放大镜 2 实验现象 的 粒子穿过金箔后 基本上仍沿 的方向前进 粒子发生了 偏转 偏转的角度甚至 它们几乎被 3 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 模型 绝大多数 原来 少数 大角度 大于90 撞了回来 核式结构 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 粒子带有一个单位的正电荷 质量为氢原子质量的2倍 3 粒子实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模型 提示 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 电子镶嵌其中 2 粒子带有两个单位的正电荷 质量为氢原子质量的4倍 3 粒子实验中个别粒子的大角度散射 推翻了汤姆孙的枣糕式原子模型 二 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 电子在正电体的外面 质量 运动 2 原子核的电荷与尺度 原子序数 质子 中子 A 10 10m 10 15m 判一判 1 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 2 原子核的电荷数等于核中的中子数 3 对于一般的原子 由于原子核很小 所以内部十分空旷 提示 1 卢瑟福的核式结构模型认为原子中绝大部分的质量和全部正电荷集中在很小的原子核上 电子在原子核外面运动 2 原子核的电荷数等于核中的质子数 3 对于一般的原子 原子半径是原子核半径的十万倍之多 所以内部十分空旷 一 粒子散射实验探究分析思考探究 如图所示为 粒子散射的实验装置 1 实验过程中 粒子为什么会发生大角度散射 2 从 粒子的大角度散射情况 可以推知原子是什么样的结构 提示 1 粒子受到了很大的库仑力作用 并且这种库仑力对 粒子又不平衡 从而导致 粒子发生大角度散射 2 原子中间有一个很小的核 电子在核外运动 归纳总结 1 实验背景 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 粒子的运动影响完全可以忽略 不应该发生大角度偏转 2 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 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 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 按照汤姆孙原子模型 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 更不能使 粒子反向弹回 这与 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 粒子大角度散射是不可能的 4 原子的核式结构模型对 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 粒子就像穿过 一片空地 一样 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 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 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 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 典例示范 多选 如图为卢瑟福所做的 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 下列说法中正确的是 A 相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多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 解题探究 1 实验装置中荧光屏的作用是什么 提示 粒子打到荧光屏上会有微弱的闪光产生 故荧光屏通过显示闪光说明有 粒子打在了荧光屏上 2 显微镜在A处和在D处探测到的 粒子 它们的运动情况有什么不同 提示 显微镜在A处探测到的 粒子 运动情况是基本沿原来方向运动 显微镜在D处探测到的 粒子 运动情况是发生了大角度的偏转 正确解答 选A C 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正确 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B D错 C对 过关训练 1 2015 福建师大附中高二检测 如图所示是 粒子被重核散射时的运动轨迹 其中不可能存在的轨迹是 A aB bC cD d 解析 选C 根据 粒子散射实验现象的解释 离核越近偏转越明显 C轨迹离核较远 应该偏转很少 故正确答案为C项 2 在 粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中 下列说法中正确的是 A 粒子受到金原子核的斥力作用B 粒子的动能不断减小C 粒子的电势能不断增大D 粒子发生散射 是与电子碰撞的结果 解析 选A 少数 粒子靠近金原子核而受到库仑斥力作用 让少数 粒子发生了大角度的偏转 A项正确 D项错误 由动能定理和能量守恒定律可得 粒子的动能先减小再增大 而电势能先增大再减小 故B C错 补偿训练 1 多选 卢瑟福对 粒子散射实验的解释是 A 使 粒子产生偏转的力主要是原子中电子对 粒子的作用力B 使 粒子产生偏转的力是电子对它的吸引力C 原子核很小 粒子接近它的机会很小 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 解析 选C D 原子核带正电 与 粒子间存在库仑力 当 粒子靠近原子核时受库仑力而偏转 故A B错 由于原子核非常小 绝大多数粒子经过时离核较远 因而运动方向几乎不变 只有离核很近的 粒子受到的库仑力较大 方向改变较多 故C D对 2 下列对 粒子散射实验装置的描述 你认为正确的有 A 实验器材有放射源 金箔 带有荧光屏的放大镜B 金箔的厚度对实验无影响C 如果不用金箔改用铝箔 就不会发生散射现象D 实验装置放在空气中和真空中都可以 解析 选A 由对 粒子散射实验装置的描述可知A项正确 实验所用的金箔的厚度极小 如果金箔的厚度过大 粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果 B项错 如果改用铝箔 由于铝核的质量仍远大于 粒子的质量 散射现象仍然发生 C项错 空气的流动及空气中有许多漂浮的分子 会对 粒子的运动产生影响 实验装置是放在真空中进行的 D项错 二 原子的核式结构模型与原子核的组成思考探究 如图所示为原子核式结构模型的 粒子散射图景 1 为什么绝大多数的 粒子穿过金箔后 基本上仍沿原来运动方向前进 2 为什么少数的 粒子穿过金箔后 发生了大角度的偏转 提示 1 因为原子核很小 所以绝大多数 粒子穿过原子时 离核较远 受到原子核的斥力很小 基本上仍沿原来运动方向前进 2 少数 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 归纳总结 1 原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比 2 原子内的电荷关系 原子核的电荷数与核外的电子数相等 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10 10m 原子核半径的数量级为10 15m 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10 15 典例示范 多选 2015 梅州高二检测 关于原子核式结构理论说法正确的是 A 是通过发现电子现象得出来的B 原子的中心有个核 叫作原子核C 原子的正电荷均匀分布在整个原子中D 原子的全部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旋转 解题探究 1 卢瑟福的原子结构模型带正电部分如何分布 提示 原子中带正电部分 体积很小 但几乎占有全部质量 2 卢瑟福的原子结构模型带负电部分如何分布 提示 带负电的电子绕原子核旋转 正确解答 选B D 原子的核式结构模型是在 粒子的散射实验结果的基础上提出的 A错误 原子中绝大部分是空的 带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围 称为原子核 B正确 C错误 原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量 带负电的电子在核外旋转 D正确 过关训练 多选 2015 汕头高二检测 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10 10m 解析 选A B 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 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引力提供向心力 B正确 原子核直径的数量级是10 15m 原子直径的数量级是10 10m D错误 补偿训练 多选 2015 泰安高二检测 在 粒子散射实验中 如果两个具有相同能量的 粒子 从不同大小的角度散射出来 则散射角度大的 粒子 A 更接近原子核B 更远离原子核C 受到一个以上的原子核作用D 受到原子核较大的冲量作用 解析 选A D 由于原子的体积远远大于原子核的体积 当 粒子穿越某一个原子的空间时 其他原子核距 粒子相对较远 而且其他原子核对 粒子的作用力也可以近似相互抵消 所以散射角度大的这个 粒子并非由于受到多个原子核作用 C错 由库仑定律可知 粒子受到的斥力与距离的平方成反比 粒子距原子核越近 斥力越大 运动状态改变越大 即散射角度越大 A对 B错 当 粒子受到原子核较大的冲量作用时 动量的变化量就大 即速度的变化量就大 则散射角度就大 D对 拓展例题 考查内容 粒子散射实验中的功能问题 典例示范 如图所示 M N为原子核外的两个等势面 已知UNM 100V 一个 粒子以2 5 105m s的速率从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点 求 粒子在B点时速度的大小 已知m 6 64 10 27kg 正确解答 粒子从A点运动到B点 库仑力做的功WAB qUMN qUNM 由动能定理WAB 故vB 2 3 105m s答案 2 3 105m s