2019-2020学年新培优同步人教版物理选修3-5课件：第十八章　2　原子的核式结构模型

1、2原子的核式结构模型 1.了解汤姆孙的原子结构模型。 2.了解粒子散射实验的现象、方法和结果。 3.知道卢瑟福原子核式结构模型的内容和意义。 4.知道原子和原子核大小的数量级。 一二三 一、汤姆孙的原子模型 1.汤姆孙于1898年提出了原子模型,他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,电子镶嵌在球中。 2.汤姆孙的原子模型被称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。该模型 能解释一些实验现象,但后来被粒子散射实验否定了。 一二三 二、粒子散射实验 1.实验装置:粒子源、金箔、放大镜和荧光屏。 2.实验结果: (1)绝大多数粒子穿过金箔后,基本沿原方向前进。 (2)少数粒子发生大角度偏

2、转,偏转角甚至大于90。 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,建立了核式结构模型。 粒子散射实验能不能观察到原子的实际结构? 提示：粒子散射实验并不能观察到原子的实际结构,它只能由 粒子通过金箔时的散射情况,推断出金原子的核式结构模型。 一二三 三、卢瑟福的核式结构模型 1.核式结构模型。 1911年卢瑟福提出:在原子中心有一个很小的核,叫原子核。它 集中了全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动。 2.原子核的电荷与尺度。 (1)原子内的电荷关系:各种元素的原子核的电荷数与该原子内含 有的电子数相等,非常接近于它们的原子序数。 (2)原子核的组成:原子核是

3、由质子和中子组成的,原子核的电荷 数就等于原子核中的质子数。 (3)原子核的大小:实验确定的原子核半径R的数量级为10-15 m,而 原子半径的数量级是10-10 m。因而原子内部十分“空旷”。 一二三 卢瑟福的核式结构模型是最科学的模型吗? 提示：卢瑟福的原子核式结构模型是比汤姆孙的枣糕模型更科 学的原子模型,但不一定是最科学的模型。随着人们认识水平的不 断提高,原子结构模型也在不断完善。 一二三 一、对粒子散射实验的正确理解 1.装置。 放射源、金箔、荧光屏等,如图所示。 2.现象。 (1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。 (2)少数粒子发生较大的偏转。 (3)极少数粒子偏转角

4、度超过90,有的几乎达到180。 一二三 3.实验的注意事项。 (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)使用金箔的原因是金的延展性好,可以做得很薄,可认为只有 一层金原子。另外一点就是金的原子序数大,粒子与金核间的库 仑斥力大,偏转明显。 一二三 二、对粒子散射实验的解释 1.汤姆孙模型不能解释粒子的散射实验。 (1)按照汤姆孙模型,粒子在穿过原子之间时,所受周围的正、负 电荷作用的库仑力是平衡的,粒子不会发生偏转。 (2)粒子正对着电子射来,质量远小于粒子的电子不可能使粒 子发生明显偏转,更不可能使它反弹。 2.原子的核式结

5、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。 一二三 (2)只有当粒子穿过原子时十分接近原子核,才受到很大的库仑 力,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,如图所示。 一二三 三、原子结构的探索历史 1.发现原子核式结构的过程。 2.原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别。 类型一类型二 对粒子散射实验的理解 【例题1】 (多选)如图所示,粒子散射实验装置的示意图,荧光 屏

6、和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观 察到的现象,下列说法正确的是() A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置 时少得多 C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光 D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少 类型一类型二 解析:根据粒子散射实验的现象,绝大多数粒子穿过金箔后,基 本上沿原方向前进,因此在A位置观察到的闪光次数最多,故选项A 正确;少数粒子发生大角度偏转,因此从A到D观察到的闪光次数会 逐渐减少,因此选项B、D正确,C错误。 答案:ABD 类型一类型二 题后反思解决粒子散射实验相关问

7、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。 汤姆孙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、电荷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、电荷量都集中在 体积很小的核上。 类型一类型二 估算原子核的大小 【例题2】 在粒子散射实验中,根据粒子与原子核发生对心碰 撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个粒 子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔。若金原子的核电荷数为79,求 该粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场 点拨:粒子靠近金核的过程中,动能转化为电势能,用功能关系可 求解粒子与金原子核间的最小距离,这个最小距离可视为金原子 核的半径。 类型一类型二 解析:当粒子靠近原子核运动时,粒子的动能转化为电势能,达 到最近距离时,动能全部转化为电势能,设粒子与原子核发生对心 碰撞时所能达到的最小距离l, 答案:2.710-14 m 题后反思有关原子核间的力学问题,可