新課標(biāo)人教版本3-5選修三18.2（原子的核式結(jié)構(gòu)模型）教案2

1、第2節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)： 知識目標(biāo)：1了解原子學(xué)說的發(fā)展歷史。2認(rèn)識粒子散射實(shí)驗(yàn)的重大意義，3了解原子的核式結(jié)構(gòu)模型 能力目標(biāo)： 培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象認(rèn)識本質(zhì)的分析、推理能力 情感目標(biāo)： 培養(yǎng)學(xué)生鍥而不舍，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)： 粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu) 引入新課: 1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)電子之后，人們意識到原子不再是不可分的，而是由更小的微粒組成的。電子帶負(fù)電，而原子是電中性的，可見原子內(nèi)部還有帶正電的物質(zhì)，這些帶正電的物質(zhì)和電子是如何構(gòu)成原子的呢？一、湯姆生的原子模型： （1）湯姆生原子模型圖1（2）湯姆生原子模型的特點(diǎn)：原子是質(zhì)量均勻分布的球體，正電荷均勻分布在整個

2、球體內(nèi)，帶負(fù)電的電子對稱地鑲嵌在其中.二、粒子的散射實(shí)驗(yàn)1. 粒子的散射實(shí)驗(yàn)：19091911年，盧瑟福（英國）（1）裝置介紹：圖2 放射源：放射性元素鐳置于鉛盒內(nèi)，只開一個小孔，使粒子只沿一個確定方向高速出來，粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心，還可以使熒光物質(zhì)發(fā)光。金箔：在放射源和熒光屏之間放入金箔，根據(jù)熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)的位置可以知道粒子穿過原子后的偏轉(zhuǎn)情況。顯微鏡：在熒光屏的后面，起放大作用，更容易觀察顯微鏡和熒光屏可以在以金箔為中心的一個圓周上運(yùn)動，統(tǒng)計在各個不同位置相同時間內(nèi)接收到的光子數(shù)就可以確定粒子穿過金原子后的偏轉(zhuǎn)情況。整個裝置置于一抽成真空的容器中，是為了減小空氣分子對粒子

3、的阻礙作用。（2）操作步驟：（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： .絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原方向前進(jìn)； 少數(shù)粒子穿過金箔后發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)； 極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過了90，有的甚至幾乎達(dá)到180，象被金箔彈了回來。 極少數(shù)的粒子能夠觀察到的機(jī)率是1/8000，即有8000個粒子轟擊金箔，才可能有一個粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，在這個實(shí)驗(yàn)中盧瑟福和他的學(xué)生共記錄下十萬次以上的閃光照片，才發(fā)現(xiàn)了少數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。這一方面向我們展示了科學(xué)家們的鍥而不舍、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，同時也告訴我們，在任何成功的背后都付出巨大的艱辛。（4）結(jié)果分析： 1.電子能否使粒子發(fā)生大角度的散射？2.湯姆生原子模型能否使粒子發(fā)生大角度的散射

4、？3.1 m厚的金箔仍包含3300多個原子層，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原方向前進(jìn)說明了什么？ 4.極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90，有的幾乎達(dá)到180，其原因是什么？回答:電子質(zhì)量很小，對粒子的影響很小。（就象飛行的子彈碰到塵埃，運(yùn)動的方向不會發(fā)生明顯的變化）正電荷在核內(nèi)均勻分布，粒子穿過時，受到的大部分的力互相抵消，因而使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會很大。所以粒子穿過金箔后的偏轉(zhuǎn)最大不超過零點(diǎn)幾度。盧瑟福感到十分驚奇，根據(jù)湯姆生模型，原子質(zhì)量均勻分布在原子內(nèi)，而這樣分散的質(zhì)量是無法使運(yùn)動得很快，具有很大動能的粒子往回散射的，就和“一枚15英寸的炮彈打在一張紙上又被反射回來”一樣不可置信。除非原子幾乎全部質(zhì)

5、量和正電荷都集中在原子中央的一個很小的核上。意想不到的結(jié)果使盧瑟福有了新的發(fā)現(xiàn)，由此，盧瑟福提出了他的原子核式結(jié)構(gòu)模型。三、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型：（1）盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn).（2）核式結(jié)構(gòu)模型對粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋：圖3粒子穿過原子時，對粒子的影響很小，影響粒子運(yùn)動的主要是原子核，原子核很小，大多數(shù)粒子離核較遠(yuǎn)，受到庫侖力小，運(yùn)動方向改變小，極少數(shù)粒子與核十分接近，受到很大的庫侖力，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。（3）對原子核大小的估計：運(yùn)用力學(xué)中碰撞知識分析指出，當(dāng)粒子與原子核對心正碰時，

6、粒子與原子核接近的最小距離近似認(rèn)為是原子核的半徑.（10-15 m），指出原子和原子核半徑和體積之間的數(shù)量級關(guān)系.如果把原子比作直徑100m的大球，原子核只相當(dāng)于大球中間的一粒米粒！原子核雖小，卻集中了原子幾乎全部的質(zhì)量。因此原子核的密度非常大，如果1立方厘米的體積中完全充滿原子核，那么它的質(zhì)量將有107噸?。?07噸，若用載重10噸的汽車來運(yùn)，需要106輛?。?4)原子核的電荷由不同元素對粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以確定各種元素原子核的電荷Q，由于原子是電中性，可以推算出原子內(nèi)含有的電子數(shù)總結(jié)：我們這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了從湯姆生的原子模型到盧瑟福提出的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，人們對于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。粒子散射起了決

7、定性作用。同學(xué)們自己總結(jié)一下該實(shí)驗(yàn)的過程及意義。 引入課題演示湯姆生棗糕式模型粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)束練習(xí)原子核的大小和密度演示學(xué)生討論：核式結(jié)構(gòu)解釋散射實(shí)驗(yàn)演示盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)生討論：實(shí)際實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明的問題散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)際現(xiàn)象學(xué)生討論：按棗糕結(jié)構(gòu)的散射現(xiàn)象介紹科學(xué)家的無畏精神介紹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思想演示介紹實(shí)驗(yàn)裝置開始基礎(chǔ)訓(xùn)練:1提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是 （ C ）A湯姆生B玻爾C盧瑟福D查德威克2在用粒子轟擊金箔的粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，以下說法正確的是（ B ）A粒子全部穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B粒子絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至被彈回C絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至被

8、彈回，只有少數(shù)穿過D全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)3粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明 （ C ）A原子核是由質(zhì)子和中子組成的B原子中的正電荷均勻分布在整個原子范圍內(nèi)C原子中的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域范圍內(nèi)D原子中的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運(yùn)動4如圖所示為在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，一束粒子在穿越金箔內(nèi)一個金原子的軌跡示意圖，正確的是（ D ）能力提升:5在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果只考慮粒子與金原子核的相互作用則一個粒子在穿越金原子的過程中，以下說法正確的是(D )A粒子的動能逐漸減小B粒子的勢能逐漸增大C粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量逐漸減小D粒子的加速度大小先增大后減小7關(guān)于盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論，以下說法中正

9、確的是 （ C ）A原子的中心有一個很小的核，核內(nèi)只是由帶正電的質(zhì)子組成B原子的正電荷均勻分布在整個原子中C原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里D原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的中子數(shù)8.粒子散射實(shí)驗(yàn)用的是金箔、鉑箔等重金屬箔，為什么不用輕金屬箔？ 延展性好 容易制的更薄 核電荷數(shù)多 同等條件下斥力大 質(zhì)量數(shù)大 相對較容易觀察到散射回頭的現(xiàn)象鏈接高考: 1.(2008江蘇省高考題)下列實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的有AB2 . (南京市2009屆高三第二次調(diào)研測試)下列說法中正確的是( D ) A. 紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時，從鋅板表面逸出

10、的光電子的最大初動能也隨之增大B. 盧瑟福在研究原子結(jié)構(gòu)中引入了量子化的觀點(diǎn)C. 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)揭示了光的粒子性，康普頓效應(yīng)揭示了光的波動性D. 在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫變窄，光子動量的不確定量變大生平簡介歐內(nèi)斯特盧瑟福(Ernest Rutherford, 18711937)英國物理學(xué)家，1908年度諾貝爾化學(xué)獎的獲得者。1871年8月30日生于新西蘭納爾遜的一個手工業(yè)工人家庭。并在新西蘭長大。他進(jìn)入新西蘭的坎特伯雷學(xué)院學(xué)習(xí)。23歲時獲得了三個學(xué)位（文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士、理學(xué)學(xué)士）。1895年在新西蘭大學(xué)畢業(yè)后，獲得英國劍橋大學(xué)的獎學(xué)金進(jìn)入卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，成為湯姆孫的研究生。1898年，在湯姆

11、孫的推薦下，擔(dān)任加拿大麥吉爾大學(xué)的物理教授。他在那兒呆了9年。于1907年返回英國出任曼徹斯特大學(xué)的物理系主任。1919年接替退休的湯姆孫，擔(dān)任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任。1925年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會主席。1931年受封為納爾遜男爵，1937年10月19日因病在劍橋逝世，與牛頓和法拉第并排安葬，享年66歲。 當(dāng)人們評論盧瑟福的成就時，總要提到他“桃李滿天下”。在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎；1922年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎；1922年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎；1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；193

12、5年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎；1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；1951年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎；1978年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。有人說，如果世界上設(shè)立培養(yǎng)人才的諾貝爾獎金的話，那么盧瑟福是第一號候選人。二、科學(xué)成就盧瑟福是二十世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一，在放射性和原子結(jié)構(gòu)等方面，都做出了重大的貢獻(xiàn)。1、他關(guān)于放射性的研究確立了放射性是發(fā)自原子內(nèi)部的變化。放射性能使一種原子改變成另一種原子，而這是一般物理和化學(xué)變化所達(dá)不到的；這一發(fā)現(xiàn)打破了元素不會變化的傳統(tǒng)觀念，使人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)入到原子內(nèi)部這一新的層次，為開辟一個新的科學(xué)領(lǐng)域原子物理學(xué)，做了開創(chuàng)性的工作。2. 1912年，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。3、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 1919年，盧瑟福做了用粒子轟擊氮核的實(shí)驗(yàn)。他從氮核中打出的一種粒子，并測定了它的電荷與質(zhì)量，它的電荷量為一個單位，質(zhì)量也為一個單位，盧瑟福將之命名為質(zhì)子。4、他通過粒子為物質(zhì)所散射的研究，無可辯駁的論證了原子的核模型，因而一舉把原子結(jié)構(gòu)的研究引上了正確的軌道，于是他被譽(yù)為原子物理學(xué)之父。由于電子軌道也就是原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和經(jīng)典電動力學(xué)的矛盾，才導(dǎo)