高中物理 選擇性必修三 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 課件

1、深圳大學(xué)附屬中學(xué)THE AFFILIATED HIGH SCHOOL OF SHEN ZHEN UNIVERSITY人教版物理選擇性必修第三冊(cè)第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性 3、原子的核式結(jié)構(gòu)模型授課人：薛莉 一、電子的發(fā)現(xiàn)陰極射線的本質(zhì)到底是什么呢？如果陰極射線是一種帶電微粒，你認(rèn)為可以通過什么實(shí)驗(yàn)來(lái)證明呢？J.J.湯姆孫（Jospeh John Thomson，1857-1940）英國(guó)物理學(xué)家，電子的發(fā)現(xiàn)者氣體放電管陰極陽(yáng)極帶標(biāo)尺的熒光屏1897 年，J. J. 湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。比荷是氫離子（也就是質(zhì)子）比荷的

2、近兩千倍。J. J. 湯姆孫認(rèn)為，這可能表示陰極射線粒子電荷量的大小與一個(gè)氫離子一樣，而質(zhì)量比氫離子小得多。后來(lái)，他直接測(cè)到了陰極射線粒子的電荷量， 盡管測(cè)量不很準(zhǔn)確，但足以證明這種粒子電荷量的大小與氫離子大致相同，這就表明他當(dāng)初的猜測(cè)是正確的。湯姆孫進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實(shí)驗(yàn)， 所得比荷的數(shù)值都是相同的。這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。 組成陰極射線的粒子被稱為電子。電子電荷量的測(cè)量密立根油滴實(shí)驗(yàn)電子電荷的精確測(cè)定是在19091913年間由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的。目前公認(rèn)的電子電荷e的值為e 1.60217663410-19C密立根實(shí)驗(yàn)更重

3、要的發(fā)現(xiàn)是：電荷是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。從實(shí)驗(yàn)測(cè)到的比荷及e的數(shù)值，可以確定電子的質(zhì)量?，F(xiàn)在人們普遍認(rèn)為電子的質(zhì)量為m 9.1093835610-31kg帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比，即比荷，是一個(gè)重要的物理量。二、原子的結(jié)構(gòu)模型1、湯姆孫原子模型是什么樣的？原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。德國(guó)物理學(xué)家勒納德 1903 年做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，使電子束射到金屬膜上，發(fā)現(xiàn)較高速度的電子很容易穿透原子。這說明原子不是一個(gè)實(shí)心球體，這個(gè)模型可能不正確2、粒子散射實(shí)驗(yàn) 氦的原子核1871年8月30日-1937年10月19日，新西蘭著名物理學(xué)家，著名的原子核物理

4、學(xué)之父。學(xué)術(shù)界公認(rèn)他為繼法拉第之后最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于900 ，也就是說它們幾乎被“撞了回來(lái)”。無(wú)法解釋大角度偏轉(zhuǎn)思考：1、電子能否使粒子大角度偏轉(zhuǎn)？2、1微米厚的金箔內(nèi)含3000層原子層，絕大多數(shù)粒子穿 過金箔仍沿原方向前進(jìn)說明什么？3、少數(shù)粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？3、盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型原子核式結(jié)構(gòu)模型原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子接近原子時(shí)，電子對(duì)它的影響仍如前述可以忽略，但是，正電體對(duì)它的

5、作用就不同了。因?yàn)檎婓w很小，當(dāng)粒子進(jìn)入原子區(qū)域后，大部分離正電體很遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變。只有極少數(shù)粒子在穿過時(shí)距離正電體很近，因此受到很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，發(fā)生大角度散射。這個(gè)情況如圖所示。三、原子核的電荷與尺度由不同元素對(duì)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。又由于原子是電中性的，可以推算出原子內(nèi)含有的電子數(shù)。科學(xué)家們注意到，各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來(lái)排列的?，F(xiàn)在，我們知道，原子確實(shí)是由帶電荷Ze的核與核外Z個(gè)電子組成。原子序數(shù)Z等于核電荷與電子電荷大小的比值。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)原

6、子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。通常用核半徑表征核的大小。原子核的半徑是無(wú)法直接測(cè)量的，一般通過其他粒子與核的相互作用來(lái)確定。 粒子散射是估計(jì)核半徑的最簡(jiǎn)單的方法。對(duì)于一般的原子核，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m，兩者相差十萬(wàn)倍之多?？梢娫觾?nèi)部是十分“空曠”的。課堂小結(jié)四、練習(xí)1(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是()A放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光

7、次數(shù)只比A位置稍少些C放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)要比A位置少很多D放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光AC2、在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()CP83-3作業(yè)：一種測(cè)定電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)，陰極K發(fā)出的電子經(jīng)陽(yáng)極A與陰極K之間的高電壓加速后，形成細(xì)細(xì)的一束電子流，沿圖示方向進(jìn)入兩極板C、D 間的區(qū)域。若兩極板C、D 間無(wú)電壓，電子將打在熒光屏上的O點(diǎn)；若在兩極板間施加電壓U，則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的P點(diǎn)；若再在極板間施加一個(gè)方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到O。