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(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．(重點(diǎn))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(diǎn)、難點(diǎn)）3。了解盧瑟福的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)方法,培養(yǎng)抽象思維能力．(重點(diǎn)）一、α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(gè)球體,正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi),電子鑲嵌在球中．2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置：α粒子源、金箔、放大鏡和熒光屏．(2)實(shí)驗(yàn)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(gè)別α粒子被反彈回來．（3）實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn),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(gè)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(yùn)動(dòng)．2．原子核的電荷與尺度1．思考判斷（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(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[解析]在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(gè)別α粒子被反射回來，故B、D錯(cuò)誤,C正確．[答案]AC3．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果()A．證實(shí)了質(zhì)子的存在B．證實(shí)了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．證實(shí)了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里D．說明了原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中[解析］α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子內(nèi)存在一個(gè)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(cè)核內(nèi)存在中子．[答案]C對(duì)α散射實(shí)驗(yàn)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(kù)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(duì)或基本正對(duì)著金原子核入射的α粒子在庫(kù)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(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1）整個(gè)實(shí)驗(yàn)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?。硗庖稽c(diǎn)就是金的原子序數(shù)大,α粒子與金核間的庫(kù)侖斥力大,偏轉(zhuǎn)明顯．【例1】在盧瑟福α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)α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（）［解析]α粒子與原子核相互排斥，運(yùn)動(dòng)軌跡與原子核越近,力越大,運(yùn)動(dòng)方向變化越明顯，故只有C正確．［答案］C1分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象時(shí),應(yīng)注意是“絕大多數(shù)”“少數(shù)”還是“極少數(shù)"粒子的行為。“大角度偏轉(zhuǎn)”只是少數(shù)粒子的行為.2α粒子散射實(shí)驗(yàn)是得出原子核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)這一宏觀探測(cè)，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(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（)A．該實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(duì)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(shí)驗(yàn)要在真空中進(jìn)行,選項(xiàng)A正確；α粒子打在熒光屏上會(huì)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(dòng),選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)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(gè)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(jí)是10－10m,原子核半徑的數(shù)量級(jí)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(duì)它的庫(kù)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(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子繞原子核的圓周運(yùn)動(dòng)是原子核與電子間的庫(kù)侖力提供向心力,選項(xiàng)B正確；原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10－15m,原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．［答案］AB2．（多選)盧瑟福對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(duì)α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫(kù)侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)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(shí)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(kù)侖力，當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)受庫(kù)侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)它的影響可忽略，故A錯(cuò)，B對(duì);由于原子核非常小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時(shí)離核較遠(yuǎn)，因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變,只有離核很近的α粒子受到的庫(kù)侖力較大,方向改變較多，故C、D對(duì)．［答案]BCD課堂小結(jié)1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)脈絡(luò)1．（多選)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有()A．實(shí)驗(yàn)器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響C．如果不用金箔改用鋁箔，仍會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象D．實(shí)驗(yàn)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(shí)必然受較大的阻礙而影響實(shí)驗(yàn)效果，B錯(cuò);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(duì)；若放置在空氣中,空氣中的塵埃對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響，故D錯(cuò)．[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(kù)侖斥力，速度一直減小［解析］α粒子與金原子核帶同種電荷,兩者相互排斥,故A、C錯(cuò)誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功,速度減小，遠(yuǎn)離時(shí)斥力做正功，速度增大，故D錯(cuò)誤．[答案］B3．在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)在α粒子最接近原子核時(shí)，關(guān)于描述α粒子的有關(guān)物理量情況正確的是(）A．動(dòng)能最大B．勢(shì)能最小C．勢(shì)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(kù)侖力表現(xiàn)為斥力,兩者距離減小時(shí)，庫(kù)侖力做負(fù)功,故α粒子動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加，故A、B錯(cuò)誤，C正確；系統(tǒng)的能量守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．［答案]C4.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示．圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平