2020高中物理 第18章 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案 -5

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE13-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2原子的核式結(jié)構(gòu)模型[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1。了解α粒子散射實驗器材、實驗原理和實驗現(xiàn)象．(重點)2。知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容．(重點、難點）3。了解盧瑟福的實驗和科學(xué)方法,培養(yǎng)抽象思維能力．(重點）一、α粒子散射實驗1．湯姆孫原子模型湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個球體,正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi),電子鑲嵌在球中．2．α粒子散射實驗(1)實驗裝置：α粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏．(2)實驗現(xiàn)象:①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)．②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)．③極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至有極個別α粒子被反彈回來．（3）實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗,否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型．二、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型1．核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核,叫原子核．它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，電子在核外空間運動．2．原子核的電荷與尺度1．思考判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1）α粒子散射實驗中大多數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈． （×)(2)盧瑟福否定了湯姆孫模型，建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型． (√)（3）原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核上． （√）（4）原子中所有正電荷都集中在原子核內(nèi)． (√)（5）核電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，也等于中子數(shù)． (×)2．(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A、B、C、D四個位置時觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是（)A．放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置稍少些C．放在B位置時，相同時間內(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，屏上觀察不到閃光[解析]在盧瑟福α粒子散射實驗中，α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，極個別α粒子被反射回來，故B、D錯誤,C正確．[答案]AC3．盧瑟福α粒子散射實驗的結(jié)果()A．證實了質(zhì)子的存在B．證實了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．證實了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里D．說明了原子的正電荷均勻分布在整個原子中[解析］α粒子散射實驗說明原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核．?dāng)?shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子．[答案]C對α散射實驗的理解1．裝置放射源、金箔、熒光屏等，如圖所示．2．現(xiàn)象及解釋（1)絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)．大多數(shù)α粒子離金原子核較遠(yuǎn)．（2)少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)．發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的α粒子是由于離金原子核較近,庫侖斥力較大．（3）極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎達(dá)到180°。正對或基本正對著金原子核入射的α粒子在庫侖斥力作用下先減速至較小速度然后加速遠(yuǎn)離金原子核．3．實驗的注意事項(1）整個實驗過程在真空中進(jìn)行．(2)金箔需要做得很薄,α粒子才能穿過．(3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一點就是金的原子序數(shù)大,α粒子與金核間的庫侖斥力大,偏轉(zhuǎn)明顯．【例1】在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動,下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中符合實驗事實的是（）［解析]α粒子與原子核相互排斥，運動軌跡與原子核越近,力越大,運動方向變化越明顯，故只有C正確．［答案］C1分析α粒子散射實驗中的現(xiàn)象時,應(yīng)注意是“絕大多數(shù)”“少數(shù)”還是“極少數(shù)"粒子的行為?！按蠼嵌绕D(zhuǎn)”只是少數(shù)粒子的行為.2α粒子散射實驗是得出原子核式結(jié)構(gòu)模型的實驗基礎(chǔ),對實驗現(xiàn)象的分析是建立盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵.通過對α粒子散射實驗這一宏觀探測，間接地構(gòu)建出原子結(jié)構(gòu)的微觀圖景.1．（多選）關(guān)于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（)A．該實驗在真空環(huán)境中進(jìn)行B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D．熒光屏只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光［解析］由于α粒子有很強(qiáng)的電離作用，其穿透能力很弱，所以該實驗要在真空中進(jìn)行,選項A正確；α粒子打在熒光屏上會有閃光，為了觀察大角度散射，帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動,選項B、C正確，選項D錯誤．［答案］ABC原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子核的組成1．原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的根本區(qū)別．核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非常空曠的，正電荷集中在一個很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)2．原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，與核外的電子數(shù)相等．3．原子核的組成:原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)．4．原子半徑的數(shù)量級是10－10m,原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，兩者相差10萬倍之多．【例2】（多選）關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，下列說法正確的是（）A．原子中絕大部分是“空"的，原子核很小B．電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是原子核對它的庫侖力C．原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D．原子核的直徑約是10－10m[解析]由于原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空"的，選項A正確，選項C錯誤；電子繞原子核的圓周運動是原子核與電子間的庫侖力提供向心力,選項B正確；原子核半徑的數(shù)量級是10－15m,原子半徑的數(shù)量級是10－10m，選項D錯誤．［答案］AB2．（多選)盧瑟福對α粒子散射實驗的解釋是（）A．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要原因是原子中電子對α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會很小,所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)D．能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時離原子核近的α粒子[解析]原子核帶正電，與α粒子之間存在庫侖力，當(dāng)α粒子靠近原子核時受庫侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對它的影響可忽略，故A錯，B對;由于原子核非常小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時離核較遠(yuǎn)，因而運動方向幾乎不變,只有離核很近的α粒子受到的庫侖力較大,方向改變較多，故C、D對．［答案]BCD課堂小結(jié)1.α粒子散射實驗結(jié)果:絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°。2.原子結(jié)構(gòu)模型:在原子的中心有一個很小的核叫原子核,原子的所有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核旋轉(zhuǎn).3.原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核中的質(zhì)子數(shù)。知識脈絡(luò)1．（多選)對α粒子散射實驗裝置的描述，你認(rèn)為正確的有()A．實驗器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對實驗無影響C．如果不用金箔改用鋁箔，仍會發(fā)生散射現(xiàn)象D．實驗裝置放在空氣中和真空中都可以［解析］若金箔的厚度過大，α粒子穿過金箔時必然受較大的阻礙而影響實驗效果，B錯;若改用鋁箔,鋁核的質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，散射現(xiàn)象仍能發(fā)生,C對；若放置在空氣中,空氣中的塵埃對α粒子的運動會產(chǎn)生影響，故D錯．[答案］AC2．當(dāng)α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是（)A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到庫侖斥力，速度一直減?。劢馕觯荭亮Ｗ优c金原子核帶同種電荷,兩者相互排斥,故A、C錯誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時斥力做負(fù)功,速度減小，遠(yuǎn)離時斥力做正功，速度增大，故D錯誤．[答案］B3．在α粒子散射實驗中，當(dāng)在α粒子最接近原子核時，關(guān)于描述α粒子的有關(guān)物理量情況正確的是(）A．動能最大B．勢能最小C．勢能最大D．α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小[解析]α粒子和金原子核都帶正電，庫侖力表現(xiàn)為斥力,兩者距離減小時，庫侖力做負(fù)功,故α粒子動能減小，電勢能增加，故A、B錯誤，C正確；系統(tǒng)的能量守恒，選項D錯誤．［答案]C4.在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖中實線所示．圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平