原子结构上课

1、第第2 2节节 原子的核式结构模型原子的核式结构模型 第十八章原子结构第十八章原子结构 人教版选修人教版选修3-53-5 科学靠两条腿走路，一是理论，一是实科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。在前面。但只有使用两条腿，才能前进。 密立根密立根复习回顾复习回顾汤姆孙发现电子后汤姆孙发现电子后,科学家对呈电中性的原子科学家对呈电中性的原子内部的正负电荷的分布提出了多种设想。内部的正负电荷的分布提出了多种设想。分析已知情况：分析已知情况： 电子是原子的一个组成部分；电子是原子的一个组成部分；

2、电子带负电，且质量很小，远小于原子的质量电子带负电，且质量很小，远小于原子的质量但原子呈电中性。但原子呈电中性。由此可断定：由此可断定：原子内还有带正电的具有大部分原子原子内还有带正电的具有大部分原子质量的部分质量的部分问题：问题：这部分物质是什么？与电子是怎么分布在这部分物质是什么？与电子是怎么分布在原子中的？原子中的？历史回顾：历史回顾：汤姆生提出了汤姆生提出了枣糕模型枣糕模型汤姆生汤姆生、在十九世纪末，科学家们就根据已发现的事实在十九世纪末，科学家们就根据已发现的事实对原子的结构提出了许多模型。其中最具影响对原子的结构提出了许多模型。其中最具影响的是汤姆孙提出的的是汤姆孙提出的“西瓜模型

3、西瓜模型”原子正电部分均匀地分布在整个原子，而电子对原子正电部分均匀地分布在整个原子，而电子对称地镶嵌在正电背景中（比如可以考虑氢原子），称地镶嵌在正电背景中（比如可以考虑氢原子），可以证明这样做可以达到受力平衡，并且是稳定可以证明这样做可以达到受力平衡，并且是稳定平衡。这就是所谓原子的汤姆逊模型，更形象的平衡。这就是所谓原子的汤姆逊模型，更形象的说法是西瓜模型，说法是西瓜模型，西瓜西瓜籽籽是电子是电子，而，而西瓜瓤是正西瓜瓤是正电部分电部分 电子电子正电荷正电荷、 英籍新西兰物理学家卢瑟福认为，要了解原子英籍新西兰物理学家卢瑟福认为，要了解原子里到底有什么东西，最好用里到底有什么东西，最好用

4、“炮弹炮弹”打到原子里面打到原子里面去试探一下。去试探一下。请同学们结合课本，猜猜卢瑟福所说的请同学们结合课本，猜猜卢瑟福所说的“炮炮弹弹”指的是什么？用它作炮弹有何优点？用指的是什么？用它作炮弹有何优点？用金箔作靶子有何优点？金箔作靶子有何优点？著名的著名的 粒子散射实验装置粒子散射实验装置卢卢瑟瑟福福 1909190919111911年，英国物理年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们学家卢瑟福和他的助手们进行了进行了 粒子散射实验粒子散射实验放射源放射源金箔金箔可转动的带可转动的带有荧光屏的有荧光屏的放大镜放大镜二、二、粒子散射实验粒子散射实验真空真空统计散射到各个方向的统计散射到各个方向的粒

5、子所占的比例，可以推知原子中正负粒子所占的比例，可以推知原子中正负电荷的分布情况电荷的分布情况绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后粒子穿过金箔后基本上基本上仍沿原来的方向前进仍沿原来的方向前进少数少数粒子发生了较大粒子发生了较大角度角度的偏转的偏转极少数极少数粒子的偏转超过了粒子的偏转超过了90有的甚至几乎有的甚至几乎被被“撞了回来撞了回来”。1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2 2、少数、少数 粒子（约八千分之一）发生了较大的偏转粒子（约八千分之一）发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数 粒子的偏转角度超粒子的偏转角度超9090有的甚至被弹回有

6、的甚至被弹回。第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第二现象可看出，第二现象可看出， 粒子受到较大的库仑斥力作用粒子受到较大的库仑斥力作用第第三三条现象可看出，条现象可看出， 粒子在原子中碰到了比他质量大粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西的多的东西二、二、粒子散射实验粒子散射实验现象现象分析分析 粒子射入金箔时难免与电子碰撞，是否粒子射入金箔时难免与电子碰撞，是否需要考虑电子对需要考虑电子对粒子的影响？粒子的影响？想一想：想一想： 粒子粒子的质量约为的质量约为6.6810-27kg，电子电子的质量约的质量约为为9.110-31kg。 粒子跟电子碰撞过程中，

7、两者动量的变化量相粒子跟电子碰撞过程中，两者动量的变化量相等。由于前者质量是后者的等。由于前者质量是后者的7300多倍，在碰撞前多倍，在碰撞前后，质量大的后，质量大的粒子速度几乎不变，而质量小的粒子速度几乎不变，而质量小的电子速度要发生改变。电子速度要发生改变。 因此，因此，粒子与电子正碰时，不会出现被反弹回粒子与电子正碰时，不会出现被反弹回来的现象。发生非对心碰时，来的现象。发生非对心碰时，粒子也不会有大粒子也不会有大角度的偏转。可见，电子使角度的偏转。可见，电子使粒子在速度的大小粒子在速度的大小和方向上的改变都是十分微小的。和方向上的改变都是十分微小的。思考：如果原子结构是汤姆孙的思考：如

8、果原子结构是汤姆孙的“西瓜模型西瓜模型”，那么那么粒子散射实验还能观察到以上实验现象吗粒子散射实验还能观察到以上实验现象吗？如果不能，那么如果不能，那么粒子穿过粒子穿过“西瓜模型西瓜模型”原子的原子的轨迹是怎样的呢？轨迹是怎样的呢？：粒子粒子汤姆孙的汤姆孙的“西瓜模型西瓜模型”原子结构原子结构电子电子正电荷正电荷原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出带负电的电子在核外空间绕着带负电的电子在核外空间绕着核旋转，库仑力提供向心力。核旋转，库仑力提供向心力。在原子的中心有一个很小的核，在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核叫做原子核原子的全部正电荷和几乎全部原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原

9、子核里质量都集中在原子核里：电子：电子 ： 原子核原子核请根据以上实验结果画出请根据以上实验结果画出粒子散射的大概轨迹图粒子散射的大概轨迹图：粒子粒子： 原子核原子核原子核的电荷和原子核的电荷和尺度尺度 根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验数据，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。子核的大小。 （1 1）原子的半径）原子的半径数量级数量级约为约为1010-10-10米、原子核半径米、原子核半径数量级数量级约约为为1010-1-15 5米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之

10、米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。一。 （2 2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周）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。期表内的原子序数相等。也就是说原子由带电荷也就是说原子由带电荷+Ze+Ze的核的核与核外与核外Z Z个电子组成。个电子组成。 （3 3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。 体育场体育场原子原子原子核原子核水珠水珠【反馈练习反馈练习】 1 1、在用、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的到的粒子的运动情况是粒子的运动情况是: : A A、全部

11、、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进进 B B、绝大多数、绝大多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方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，极少数甚至被弹回向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前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，甚至被弹回进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转2 2、卢瑟福、卢瑟福粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果: : A A、证明了质子的存在、证明了质子的存在 B B、证明了原子核是由质子和中子组

12、成的、证明了原子核是由质子和中子组成的 C C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、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在一个很小的核上 D D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动动3、在、在粒子散射实验中，使少数粒子散射实验中，使少数粒子发生大角粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对度偏转的作用力是原子核对粒子的粒子的 ： A、万有引力、万有引力 B、库仑力、库仑力 C、磁场力、磁场力 D、核力、核力4、在、在粒子散射实验中，我们并没有考虑到粒子散射实验中，我们并没有考虑到粒子粒子跟电子的碰撞，这是因为跟电子的碰撞，这

13、是因为:A.电子的体积小，以至于粒子几乎碰不到它电子的体积小，以至于粒子几乎碰不到它B.粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小，可以忽粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小，可以忽略不计略不计C.粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D.电子在核外是均匀的，所以电子在核外是均匀的，所以粒子受电子作用的粒子受电子作用的合力为零合力为零5 5、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的动轨迹哪些是不可能存在的 BCDAB、C6、下列对原子结构的认识中，错误的是、下列对原子结构的认识中，错误的是： A、原子中绝大部分是空的，原子核位于原子、原子中绝大部分是空的，原子核位于原子的中心，占很小的体积的中心，占很小的体积 B、电子在核外不同的轨道上绕原子核旋转，、电子在核外不同的轨道上绕原子核旋转，向心力主要由库仑力提供向心力主要由库仑力提供 C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里在原子核里 D、原子核的半径数量级为、原子核的半径数量级为10-10