原子的核式结构模型++高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

4.3原子核式结构模型人教版选择性必修第三册同步课件1.知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法；2.了解α粒子散射实验原理和实验现象；3.了解卢瑟福的原子核式结构模型，知道原子和原子核大小的数量级；4.认识原子核式结构模型建立的科学推理与理论过程。

科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢?这种射线称为阴极射线一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射代表人物赫兹另一种观点认为阴极射线是带电微粒代表人物汤姆孙19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点

知识点一：电子的发现那么阴极射线到底是什么呢？

英国物理学家J.J.汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。1.实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。3.阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。2.实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。在金属板D1D2之间未加电场时，射线不偏转，射在P1点。施加如图电场后射线偏转，射在P2点。发现阴极射线带负电4.阴极射线是带负电的粒子为了使射线回到P1点5.测定带电粒子的比荷需在D1D2之间施加垂直纸面向外的磁场去掉D1D2之间的电场射线在磁场作用下偏转，射在P3点。汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子电荷量大致相同，后来，组成阴极射线的粒子就被称为电子。汤姆孙还发现，用不同材料的阴极做实验，所得的比荷数值是相同的，这说明不同物质都能够发射这种带电粒子，它是构成各种物质的共有成分。

汤姆孙进一步研究发现，不论阴极射线、

射线、光电流还是热离子流，它们都包含电子。汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。被科学界誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。电子的发现不只是说明原子是组成物质的最小微粒，更重要的是对揭示原子结构有重大意义。1.

汤姆孙——枣糕模型（西瓜模型）

原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。元素周期律阴极射线光谱线

后来实验中发现，高速运动的电子很容易穿透原子，说明原子不是实心球体，这个模型可能不正确。知识点二：原子的核式结构模型2.α粒子散射实验卢瑟福α

粒子金箔（1）实验材料的选择α

粒子：氦原子核mα

=4mH=7300me容易获得，能量较大，容易观察金箔：延展性高，减少二次碰撞；m金>mα++（2）实验原理和实验装置＊M是一个带有光屏S的放大镜，

可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。＊R是被铅块包围的α

粒子源＊

F是金箔：接收α

粒子的轰击

当

α

粒子打到金箔时，发生了

α

粒子的散射。统计散射到各个方向的

α

粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。1.α

粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α

粒子速度影响的大小。

2.

按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：α

粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。碰撞前后，质量大的α

粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。思考与讨论：（3）实验结果绝大多数α

粒子穿过金箔后，基本上仍按原来方向前进少数

α

粒子粒子发生了大角度偏转极少数偏转角度甚至大于90°，就像被弹回来了一样3.

对α粒子散射实验的解释（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？

（2）那有没有可能是由于穿过多层原子造成偏转角度增大呢？

计算表明，由于每次的偏振方向都是随机的，最终发生大角度偏转的概率非常小，反弹的几率只有10-3500。

（3）西瓜模型能否解释大角度偏转呢？

按照汤姆孙的“西瓜模型”正电荷在原子内部均匀分布，α粒子穿过原子时，收到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。

“西瓜模型”，虽然能够解释绝大多数的α粒子基本上仍沿原方向进行，但是却无法解释大角度散射的实验结果。（4）卢瑟福对

α粒子发生大角度偏转的解释α

粒子

α粒子在原子中某个地方遇到了质量，电量均比他们本身大的多的物体，而这种遇上的概率又很小。占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内。

α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度偏转。4.卢瑟福——核式结构模型原子核＊带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动＊在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核＊原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里α粒子原子核1.电荷数与原子序数由于原子是电中性的，原子核所带正电荷数等于电子数。各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数。元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数排列的。原子核所带正电荷数=核外电子数=该元素在周期表内的原子序数知识点三：原子核的电荷与尺度2.原子核的尺度原子核式结构模型示意图原子半径的数量级为10-10m对于一般的原子核，实验确定的核半径数量级为10-15m原子半径是原子核半径的约十万倍，原子的体积是原子核体积的1015倍露珠原子核体育场原子1.(多选)下面对阴极射线的认识正确的是(

)

A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B.只要阴、阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D.阴、阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子才会脱离阴极CD2.

(多选)如图所示,一只阴极射线管的左侧不断有电子射出,在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下偏,若无导线AB时电子束打到右侧中心位置,则(

)A.导线AB中的电流从A流向BB.导线AB中的电流从B流向AC.要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变导线AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与导线AB中的电流方向无关BC3.如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况.下列说法中正确的是(

)A.在图中的A、B两位置分别进行观察,

相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B.在图中的B位置进行观察,屏上观察不到任何闪光C.卢瑟福选用不同重金属箔作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹C4.卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动的点电荷.如图所示,某次实验中,高速运动的α粒子被位于O点的金原子核散射,实线表示某α粒子运动的轨迹,M和N为轨迹上的两点,N点比M点离核远,则(

)A.α粒子在M点的加速度比在N点的小B.α粒子在M点的速度比在N点的小C.α粒子在M点的电势能比在N点的小D.α粒子从M点运动到N点,静电力对它做的总功为负功B5.对原子的认识,正确的是 (

)A.原子由原子核和核外电子组成B.原子核的质量就是原子的质量C.原子核的电荷数就是核中的质子数D.原子序数等于核电荷数