物理：第2節(jié)《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》課件（教科版選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第2節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 1 知道 粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象 2 知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容 理解模型提出的主要思想 3 知道原子核的核電荷數(shù)的意義及原子核的尺度 4 了解原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾 課前自主學(xué)案 一 湯姆孫的原子模型1904年 湯姆孫提出了 棗糕模型 假想正電荷構(gòu)成一個(gè) 的球體 電子 浸浮 其中 并分布在一些特定的 或 上 密度均勻 同心圓 球殼 二 粒子散射實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1 粒子穿過(guò)金箔后 基本沿原方向前進(jìn) 2 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)角甚至大于90 3 個(gè)別 粒子的偏轉(zhuǎn)角甚至接近180 2 盧瑟福通過(guò) 粒子散射實(shí)驗(yàn) 否定了湯姆孫的原子模型 建立了 模型 絕大多數(shù) 少數(shù) 核式結(jié)構(gòu) 三 原子的核式結(jié)構(gòu)模型1 盧瑟福提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型 他設(shè)想在原子中間有一個(gè)體積很小 帶 的核 而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng) 這種結(jié)構(gòu)稱為原子的 核式結(jié)構(gòu)模型 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型能很好地解釋 粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 正電荷 四 原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾1 按照經(jīng)典理論 核式結(jié)構(gòu)模型中電子軌道半徑會(huì)逐漸減小 最后墜入原子核內(nèi) 這與事實(shí)不符 2 按照經(jīng)典理論 電子繞核運(yùn)動(dòng)所輻射的電磁波是連續(xù)的 這與事實(shí)不符 提示 由于 粒子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量 電子不可能使其發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因應(yīng)該是原子核 由于原子核非常小 入射的 粒子絕大多數(shù)距原子核很遠(yuǎn) 只有極少數(shù) 粒子遇到或靠近原子核 由于其庫(kù)侖斥力而使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 由 粒子散射現(xiàn)象可知 原子核非常小 能夠使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 說(shuō)明原子核聚集了原子的絕大部分質(zhì)量 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步分析1 實(shí)驗(yàn)裝置 如圖2 2 1所示 由放射源 金箔 熒光屏等組成 圖2 2 1 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及思考 1 現(xiàn)象 絕大多數(shù) 粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn) 但是有少數(shù) 粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn) 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90 有的幾乎達(dá)到180 沿原路返回 2 分析 按照湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型 帶正電的物質(zhì)均勻分布 帶負(fù)電的電子質(zhì)量比 粒子的質(zhì)量小得多 粒子碰到電子就像子彈碰到一粒塵埃一樣 其運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生什么改變 但實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了像一枚炮彈碰到一層薄薄的紙被反彈回來(lái)的這一不可思議的現(xiàn)象 3 結(jié)果 盧瑟福通過(guò)分析 否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型 提出了核式結(jié)構(gòu)模型 3 原子的核式結(jié)構(gòu) 在原子的中心有一個(gè)很小的核 叫做原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi) 電子在原子核外繞核運(yùn)轉(zhuǎn) 特別提醒 在處理電子繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的有關(guān)問(wèn)題時(shí) 一般認(rèn)為電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 電子與原子核的庫(kù)侖力充當(dāng)向心力 由此可利用相關(guān)知識(shí)列方程求解某些問(wèn)題 而電子之間的庫(kù)侖力與電子與核間的庫(kù)侖力相比微不足道而不予考慮 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 根據(jù)湯姆孫原子模型預(yù)測(cè) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是 A 絕大多數(shù) 粒子穿過(guò)金箔后都有顯著偏轉(zhuǎn)B 大多數(shù) 粒子穿過(guò)金箔后都有小角度偏轉(zhuǎn)C 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角很大 有的甚至沿原路返回D 不可能有偏轉(zhuǎn)角很大的 粒子 更不可能沿原路返回 解析 選BD 由于湯姆孫模型認(rèn)為正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi) 粒子通過(guò)金箔時(shí)都要受到正電荷的作用 且作用力較小 絕大多數(shù) 粒子不可能有顯著偏轉(zhuǎn) A錯(cuò)誤 B正確 由于正電荷的均勻分布 穿過(guò)原子的 粒子受到的力很小 不可能有 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)或沿原路返回 故C錯(cuò)誤 D正確 二 兩種模型對(duì) 粒子散射現(xiàn)象的分析1 湯姆孫模型對(duì) 粒子散射現(xiàn)象的分析 1 分布情況 正電荷和原子質(zhì)量是均勻分布的 2 受力情況 兩側(cè)正電荷對(duì) 粒子的庫(kù)侖斥力有相當(dāng)一部分相互抵消 使 粒子偏轉(zhuǎn)的庫(kù)侖合力不會(huì)很大 3 偏轉(zhuǎn)情況 不會(huì)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 更不會(huì)彈回 4 分析結(jié)論 湯姆孫模型的分析不符合 粒子散射的實(shí)際情況 2 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型對(duì) 粒子散射分析 1 分布情況 正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在原子核內(nèi) 原子中絕大部分是空的 2 受力情況 少數(shù) 粒子靠近原子核時(shí) 受到的庫(kù)侖斥力大 大多數(shù) 粒子離原子核較遠(yuǎn) 受到的庫(kù)侖斥力較小 3 偏轉(zhuǎn)情況 少數(shù) 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 甚至被彈回 絕大多數(shù) 粒子運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)明顯變化 因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量相對(duì)于 粒子很小 如果 粒子幾乎正對(duì)著原子核射來(lái) 偏轉(zhuǎn)角就幾乎達(dá)到180 這種機(jī)會(huì)極少 如圖2 2 2所示 圖2 2 2 4 分析結(jié)論 核式結(jié)構(gòu)模型符合 粒子散射的實(shí)際情況 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 關(guān)于 粒子散射實(shí)驗(yàn) 下述不正確的是 A 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子中分布著正電荷B 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子中原子核的作用C 只有少數(shù) 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上D 相同條件下 換用原子序數(shù)越小的物質(zhì)做實(shí)驗(yàn) 沿同一偏轉(zhuǎn)角散射的 粒子越少 解析 選A 原子顯電中性 而電子帶負(fù)電 所以原子中一定存在帶正電的物質(zhì) 但是湯姆孫的原子模型就不能解釋 粒子的散射現(xiàn)象 所以 粒子大角度散射的主要原因不能直接說(shuō)是原子中正電荷的作用 而是正電荷集中在原子核中的原因 所以A錯(cuò)誤 B正確 只有少數(shù) 粒子發(fā)生大角度散射的結(jié)果證明原子存在一個(gè)集中所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量的很小的原子核 即C正確 使 粒子發(fā)生大角度散射的原因是受到原子核的庫(kù)侖斥力 所以為使散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯 應(yīng)采用原子序數(shù)大的金箔 若改用原子序數(shù)小的物質(zhì)做實(shí)驗(yàn) 粒子受到原子核的庫(kù)侖斥力小 發(fā)生大角度散射的 粒子少 所以D正確 故選A 課堂互動(dòng)講練 如圖2 2 3為盧瑟福和他的助手們做 粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖 熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A B C D四個(gè)位置時(shí) 所觀察到的現(xiàn)象 下列描述正確的是 圖2 2 3 A 在A位置時(shí) 相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B 在B位置時(shí) 相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比在A位置時(shí)稍少些C 在C D位置時(shí) 屏上觀察不到閃光D 在D位置時(shí) 屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少 精講精析 粒子通過(guò)金箔時(shí) 絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 仍沿原來(lái)的方向前進(jìn) 在A位置處觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 A正確 少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn) 在B位置觀察到屏上的閃光次數(shù)比A位置應(yīng)少很多 而不是稍少一些 B錯(cuò)誤 極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90 有的偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180 在C D位置時(shí) 屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少 C錯(cuò)誤 D正確 答案 AD 方法總結(jié) 粒子散射實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象應(yīng)注意 絕大多數(shù) 少數(shù) 極少數(shù) 粒子的行為 大角度偏轉(zhuǎn) 只是少數(shù)粒子的行為 也可以從核式結(jié)構(gòu)的模型反過(guò)來(lái)理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 有助于加深對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和理解 變式訓(xùn)練1盧瑟福對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋是 A 使 粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對(duì) 粒子的作用力B 使 粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫(kù)侖力C 原子核很小 粒子接近它的機(jī)會(huì)很小 所以絕大多數(shù)的 粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)D 能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的 粒子是穿過(guò)原子時(shí)離原子核近的 粒子 解析 選BCD 原子核帶正電與 粒子間存在庫(kù)侖力 當(dāng) 粒子靠近原子核時(shí)受庫(kù)侖力而偏轉(zhuǎn) 故B對(duì) A錯(cuò) 由于原子核非常小 絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)時(shí)離核較遠(yuǎn)因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變 只有離核很近的 粒子受到的庫(kù)侖力較大 方向改變較多 故C D對(duì) 答案 2 7 10 14m 變式訓(xùn)練2根據(jù) 粒子散射實(shí)驗(yàn) 盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 圖2 2 4中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線 實(shí)線表示一個(gè) 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 在 粒子從a運(yùn)動(dòng)到b 再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中 下列說(shuō)法中正確的是 圖2 2 4 A 動(dòng)能先增大 后減小B 電勢(shì)能先減小 后增大C 電場(chǎng)力先做負(fù)功 后做正功 總功等于零D 加速度先變小 后變大 解析 選C 粒子與原子核存在排斥的庫(kù)侖力 粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中 庫(kù)侖力做負(fù)功 粒子從b運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中 庫(kù)侖力做正功 因此動(dòng)能先減小后增大 電勢(shì)能先增大后減小 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全