第2节原子的核式结构模型

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在十九世纪末，科学家们就根据已发现的事实对在十九世纪末，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。其中最具影响的是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汤姆孙提出的“西瓜模型西瓜模型”交流讨论：交流讨论： 你知道汤姆孙提出的你知道汤姆孙提出的“西瓜模型西瓜模型”是怎样的吗？是怎样的吗？你知道汤姆逊提出的“西瓜模型”是怎样的吗？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

2、），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，西瓜籽是电子西瓜籽是电子，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“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

3、弹”指的是什么？指的是什么？ 1909190919111911年，英国物理学年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了家卢瑟福和他的助手们进行了粒子散射实验粒子散射实验卢卢瑟瑟福福著名的著名的粒子散射实验粒子散射实验绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进少数少数粒子发生了较大角度的偏转粒子发生了较大角度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有的甚至几乎被有的甚至几乎被“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基本上仍沿原来的粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进方向前进2 2、少数、少数粒子发生了较大的偏转

4、粒子发生了较大的偏转3 3、有极少数、有极少数粒子的偏转超过了粒子的偏转超过了9090，有的甚至几，有的甚至几乎达到乎达到180180。粒子散射实验的结果粒子散射实验的结果 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，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

5、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

6、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核旋转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尺度原子核的电荷和尺度

7、 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）原子的半径数量级约为）原子的半径数量级约为1010-10-10米、原子核半径数量级米、原子核半径数量级约为约为1010-15-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之米，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。也就是说原子由带电荷期表内的原子

8、序数相等。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课外学识拓展课外学识拓展 原子核之父原子核之父卢瑟福卢瑟福 延伸：卢瑟福利用延伸：卢瑟福利用粒子散射实验提出了原粒子散射实验提出了原子的核式结构模型以后，又用子的核式结构模型以后，又用粒子做实验取粒子做实验取得了什么成就？得了什么成就？HONH1117814742e 在在1919年，卢瑟福成功地实现年，卢瑟福成功地实现了人类有史以来第一次人工核反应。了人类有史以来第

9、一次人工核反应。他用他用粒子击中氮核后使之发生了很粒子击中氮核后使之发生了很大变化，并从核反应的过程中观察到大变化，并从核反应的过程中观察到了一种新的粒子了一种新的粒子质子（质子（ 氢核）。氢核）。H11【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、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

10、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

11、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