原子的核式结构模型

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原子结构模型道尔顿把原子看成是“绝对不可再分”的微粒的观点，在19世纪末受到了新的科学发现的有力冲击.1879年，英国著名的物理学家和化学家克鲁克斯(1832—1919)在高真空放电管中发现了一种带负电的微粒流——“阴极射线”；1879年，英国剑桥大学物理学家汤姆孙等人利用阴极射线能被电场和磁场联合偏转的作用，测定了这种粒子的比荷(即电荷与质量之比)．实验表明，不管电极是用什么材料制成和在阴极射线管中充以什么样的气体，生成带负电的粒子的

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比荷都是相同的，说明它是各种原子的一个共同组成部分，即电子.1903年，汤姆孙提出了原子结构的“浸入模型”：原子是由均匀分布的带正电荷的粒子及浸入其中的运动的许多电子所构成的，电子的负电荷中和了粒子的正电荷.1909年，英国物理学家卢瑟福用一束高能的α粒子(带正电的氦原子核)流轰击薄的金箔时发现，绝大多数α粒子几乎不受阻碍而直接通过金箔，说明原子内部很空旷；但也有极少数(约万分之几)α粒子穿过金箔后发生偏转，个别α粒子偏转程度较大，甚至被反弹回来．

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汤姆孙的原子结构模型无法解释这一实验现象．卢瑟福设想，这是由于原子中存在一个几乎集中了原子的全部质量并带正电荷的极小的核，是它对α粒子产生了静电排斥作用.1911年，卢瑟福提出了原子结构的“核式模型”：每个原子中心都有一个极小的原子核，几乎集中了原子的全部质量并带Z个单位的正电荷，核外有Z个电子绕核旋转，就像行星绕太阳转动一样．因此也称为“行星式模型”．后来，随着对原子光谱的深入研究和量子力学的出现，才逐步形成了现代原子结构理论．

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1．α粒子散射实验．(1)在汤姆孙发现电子之后，说明原子可以再分．原子是电中性，说明原子内有________两种电荷．(2)对原子中正负电荷如何分布，科学家提出了许多模型，汤姆孙提出“________”，但后来___________实验完全否定了汤姆孙的模型．(3)α粒子散射实验是由英籍物理学家________指导他的学生而设计的，实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿________方向前进．

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正、负枣糕模型α粒子散射卢瑟福原来但有少数α粒子发生了________偏转，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．

(4)1911年，卢瑟福提出了自己的原子结构模型：原子中带正电部分的体积很________但几乎占有全部________，电子在正电体的________运动，卢瑟福的原子模型被称为__________________．

2．原子核的电荷与尺度．

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大角度小质量外部核式结构模型(1)原子由带电荷＋Ze的核与核外________个电子组成，原子核由________和________组成，原子核的电荷数就是核中的________．(2)原子核半径的数量级________m．而整个原子半径数量级是________m．两者相差________倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的．

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Z质子中子质子数10－1510－10十万

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1α粒子散射实验

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2．实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转．极少数α粒子偏转角超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回．α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思

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议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．

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2原子的核式结构

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卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象．如上图所示．按照这个模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎

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不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转．注：①原子内部是十分“空旷”的．原子直径的数量级为10－10m，原子核直径的数量级为10－15m，两者相差十万倍，而体积的差别就更大了．若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就像足球场中的一粒米．②α粒子并没有与金原子核直接发生碰撞．偏转的原因是库仑斥力影响的结果．

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例下列叙述不属于卢瑟福α粒子散射实验的结果(

)A．证明了质子的存在

B．证明了原子核是由质子和中子组成的

C．证明了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里

D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

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解析：该题要考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献．只要考生了解α粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，不难得出正确答案．α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子．答案：C

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名师点评：α粒子散射实验是物理学发展史上的一个重要的实验．它的实验结果使人们关于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆孙原子结构的枣糕模型，导致了卢瑟福核式结构模型的确立．课本中关于α粒子散射实验装置和实验方法的描述十分详尽，对实验结果的说明层次非常清楚：绝大多数α粒子穿过，基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转．变式迁移

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解析：解答本题要把握以下思路：粒子发生大角度散射是与原子核接近的结果．原子的中心是体积很小的原子核，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，当粒子接近原子核的时候，就会发生大角度散射，甚至被弹回．所以D选项正确．答案：D变式迁移

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2．卢瑟福的α粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况(

)A．原子核内存在电子B．原子的大小为10－10mC．原子的正电荷均匀分布在它的全部