《原子的核式结构模型》.ppt

18 2 原子的核式结构模型 教学目标 1 知识与技能 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 及原子核式结构模型的主要内容 2 过程与方法 1 通过对粒子散射实验结果的讨论与交流 培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力 2 通过核式结构模型的建立 体会建立模型研究物理问题的方法 理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用 3 了解研究微观现象 3 情感 态度与价值观 1 通过对原子模型演变的历史的学习 感受科学家们细致 敏锐的科学态度和不畏权威 尊重事实 尊重科学的科学精神 2 通过对原子结构的认识的不断深入 使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的 领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义 教学重点 1 引导学生自主思考讨论在于对粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式结构 2 在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法 渗透三个物理学方法 模型方法 黑箱方法和微观粒子的碰撞方法 教学难点 引导学生小组自主思考讨论在于对粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式结构教学方法 教师启发 引导 学生讨论 交流 教学用具 投影片 多媒体辅助教学设备 原子复杂结构的发现过程 1897年发现阴极射线是电子流 都从物体中击出电子来 原子 中性 电子 一 正电荷 设想 1 公元前五世纪 希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒 叫原子 组成 2 100多年前 化学反应中原子的种类和数目不变 化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构 认为原子是不可再分的 物质是由原子组成的 3 19世纪末20世纪初 X射线使气体电离 光电效应 汤姆生原子模型 19世纪是电磁学大发展的时期 到七 八十年代电气工业开始有了发展 发电机 变压器和高压输电线路逐步在生产中得到应用 然而 漏电和放电损耗非常严重 成了亟待解决的问题 同时 电气照明也吸引了许多科学家的注意 这些问题都涉及低压气体放电现象 于是 人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题 阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象 对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德国学派的以太论 电子的发现 阴极射线是德国物理学家J 普吕克尔在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的 从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流 阴极可以是冷的也可以是热的 电子通过外加电场的场致发射 残存气体中正离子的轰击或热电子发射过程从阴极射出 阴极射线 1897年J J 汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电 并测出其荷质比 这在一定意义上是历史上第一次发现电子 12年后R A 密立根用油滴实验测出了电子的电荷 电子的发现 1856 1940英国剑桥大学实验物理学家 电子的发现 汤姆孙 1 测阴极射线的电荷 2 使阴极射线在静电场中偏转 阴极射线应用 电子示波器中的示波管 电视的显像管 电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转 聚焦以及能使被照射的某些物质 如硫化锌发荧光的性质工作的 高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线 可用于研究物质的晶体结构 阴极射线还可直接用于切割 熔化 焊接等 在19世纪末年 物理学有三项重大的实验发现 这就是X射线 放射性和电子 电子的发现具有更伟大的意义 因为这一事件使人们认识到自然界还有比原子更小的实物 电子的发现打开了通向原子物理学的大门 人们开始研究原子的结构 电子的发现之旅 阴极射线 汤姆孙发现电子 伦琴发现X射线 原子可以分割 无论哪种材料作为阴极产生的粒子质量电荷相同 说明它们是原子的组成部分 粒子质量小于氢原子的千分之一 A K 汤姆孙的原子模型 原子是一个球体 正电荷均匀分布在整个球体内 电子镶嵌其中 汤姆孙的原子模型 枣糕模型 粒子散射实验 卢瑟福 著名的粒子散射实验 汤姆孙模型预言的 粒子散射实验的结果是怎样的 汤姆孙模型预言的 粒子散射实验的结果是怎样的 正电荷在原子内部均匀分布 粒子穿过原子时 由于粒子两侧正电荷对它的斥力大部分互相抵消 使 粒子偏转的力不会很大 实验结果 绝大多数 沿原方向前进少数 发生大角度偏转 甚至偏角超过900 结果分析 电子能否使 粒子大角度偏转 1微米厚的金箔内含3000层原子层 绝大多数 粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么 少数 粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的 原子的核式结构的提出 在原子的中心有一个很小的核 叫做原子核 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空间绕着核旋转 根据卢瑟福的原子结构模型 原子内部是十分 空旷 的 举一个简单的例子 原子核的电荷和大小 根据卢瑟福的原子核式模型和 粒子散射的实验数据 可以推算出各种元素原子核的电荷数 还可以估计出原子核的大小 1 原子的半径约为10 10米 原子核半径约是10 14米 原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一 2 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等 3 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力 反馈练习 1 在用 粒子轰击金箔的实验中 卢瑟福观察到的 粒子的运动情况是A 全部 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进B 绝大多数 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 少数发生较大偏转 极少数甚至被弹回C 少数 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 绝大多数发生较大偏转 甚至被弹回D 全部 粒子都发生很大偏转 答案 B 2 卢瑟福 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中子组成的C 说明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上D 说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动 答案 C 3 当 粒子被重核散射时 如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的 答案 BC