高中物理 第3章 原子世界探秘 3.2 原子模型的提出學(xué)案 滬科版選修35

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1、 3.2　原子模型的提出 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點難點 1．知道α粒子散射實驗的方法和實驗結(jié)果。 2．記住盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容 3．知道原子和原子核大小的數(shù)量級。 重點：α粒子散射實驗過程和結(jié)論。 難點：利用核式結(jié)構(gòu)解釋α粒子散射實驗。 一、湯姆生模型 棗糕模型是湯姆生于1904年提出的，他認(rèn)為原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕上的棗子一樣嵌在球中。湯姆生的模型是第一個有一定科學(xué)依據(jù)的原子結(jié)構(gòu)模型。 二、出人意料的結(jié)果 1．實驗方法：用由放射源射出的α粒子束轟擊金箔，利用熒光屏接收、探測通過金箔后的α粒子分布情況。 2．實驗結(jié)果：絕大多數(shù)α

2、粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進；有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，有的α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90，極少數(shù)α粒子甚至被彈回。 預(yù)習(xí)交流1 做α粒子散射實驗時為什么要用金箔？ 答案：一是金原子的質(zhì)量、電荷比α粒子的質(zhì)量和電荷大得多，α粒子靠近金原子核時受的作用力比較大，α粒子容易偏轉(zhuǎn)；二是金的延展性比較好，可以做得很薄，接近單原子層。 三、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。 預(yù)習(xí)交流2 在α粒子散射實驗中，偏轉(zhuǎn)角大的α粒子與偏轉(zhuǎn)角小的α粒子相比，哪種α粒子離金原子核近？ 答案：偏

3、轉(zhuǎn)角大的α粒子離金原子核近。因為離原子核越近，α粒子受到的庫侖斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度就越大。 四、原子核的電荷與尺度 1．原子內(nèi)的電荷關(guān)系：各種元素的原子核的電荷數(shù)非常接近它們的原子序數(shù)。 2．原子核的大?。涸雍税霃降臄?shù)量級為10－15 m，原子半徑的數(shù)量級為10－10 m。 一、α粒子散射實驗 α粒子散射實驗裝置是怎樣的？實驗注意事項有哪些？ 答案：1.實驗裝置（如圖）由放射源、金箔、熒光屏等組成。 2．實驗注意事項： （1）整個實驗過程需在真空中進行。 （2）α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能很容易穿過。 （3）實驗中用的是金箔而不是鋁箔，這是

4、因為金的原子序數(shù)大，可以使α粒子與金核間產(chǎn)生較大的庫侖力，偏轉(zhuǎn)明顯；另外金的延展性好，容易做成極薄的金箔。 盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的根據(jù)是α粒子轟擊金箔的散射實驗，在實驗中他發(fā)現(xiàn)α粒子（　?。?。 A．全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn) B．絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回 C．絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過 D．全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 答案：B 解析：在α粒子散射實驗中，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，有少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，有的α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過了90，極少數(shù)α粒子甚至被反彈回來。 分析α粒子散射實驗的兩個要點 1．熟記裝置及原

5、理 α粒子散射實驗是一個非常重要的實驗，因此對實驗器材、現(xiàn)象、現(xiàn)象分析、結(jié)論都必須弄明白，才能順利解答有關(guān)問題。 2．理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點 ①湯姆生模型不能解釋α粒子的大角度散射。 ②核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變。 ③少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些α粒子在原子中的某個很小范圍內(nèi)受到較大的作用力，在這個范圍內(nèi)集中的質(zhì)量、電荷量均比α粒子大得多。 ④絕大多數(shù)α粒子在穿過金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的。原子的質(zhì)量、電荷量都集中在體積很小的核上。 二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)是如何解釋α粒子散射實驗的？ 答

6、案：（1）當(dāng)α粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到原子核的庫侖斥力小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 （2）只要當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖斥力作用，偏轉(zhuǎn)角才很大，而這種機會很少。 （3）如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180，這種機會極少，如圖所示。 盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（　　）。 A．原子的中心有個核，叫原子核 B．原子的正電荷均勻分布在整個原子中 C．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 D．帶負(fù)電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn) 答案：ACD 解

7、析：盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容是：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)，由此可見，B錯，A、C、D正確。 α粒子散射實驗中常用的規(guī)律 （1）庫侖定律：F＝k，用來分析α粒子和原子核間的相互作用力。 （2）牛頓第二定律：該實驗中α粒子只受庫侖力，可根據(jù)庫侖力的變化分析加速度的變化。 （3）功能關(guān)系：根據(jù)庫侖力做功，可分析動能的變化，也能分析電勢能的變化。 （4）原子核帶正電，其周圍的電場相當(dāng)于正點電荷的電場，注意應(yīng)用其電場線和等勢面的特點。 1．在α粒子的散射實驗中，并沒有考慮α粒子跟電子碰

8、撞所產(chǎn)生的效果，這是由于（　?。? A．α粒子跟電子相碰時，損失的動量很小，可忽略 B．電子體積實在太小，α粒子完全碰不到 C．α粒子跟各電子碰撞的效果互相抵消 D．由于電子是均勻分布的，α粒子受電子作用力的合力為零 答案：A 解析：少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因僅是因為它和帶正電的原子核之間強大的庫侖斥力的作用，而α粒子碰撞到電子上好像飛行中的子彈碰到塵埃上，幾乎不受影響。 2．在α粒子散射實驗中，引起α粒子散射的力量是（　　）。 A．萬有引力　　　　　　B．電場力 C．磁場力　　　　　　　D．強相互作用力 答案：B 3．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角

9、度偏轉(zhuǎn)，其原因是（　?。? A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上 B．正電荷在原子中是均勻分布的 C．原子中存在著帶負(fù)電的電子 D．金箔中的金原子間存在很大的空隙，只有極少數(shù)碰到金原子 答案：A 4．α粒子散射實驗中，不考慮金原子核外電子與α粒子的碰撞的影響，是因為（　?。?。 A．α粒子與核外電子根本就無相互作用力 B．因為核外電子是均勻分布的，故電子對α粒子的合力為0 C．α粒子的質(zhì)量遠大于電子的質(zhì)量，故α粒子與電子碰撞時，α粒子的速度基本上不受影響 D．電子體積很小，α粒子根本就碰不到 答案：C 解析：α粒子與電子間存在庫侖引力，故A錯。盧瑟福的核式結(jié)

10、構(gòu)說明核在中心，電子在外繞其運動，而不是均勻分布，故B錯。α粒子與電子的碰撞遵循動量守恒定律，mα≥me時，α粒子的運動基本不受影響，因此C正確。α粒子與電子碰撞的幾率小，但并不是碰不到，故D錯。 5．在α粒子散射實驗中，當(dāng)α粒子最接近金原子核時，α粒子符合下列哪些情況（　　）。 A．動能最小 B．勢能最小 C．α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小 D．所受原子核庫侖斥力最大 答案：AD 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375