全國(guó)高中物理優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)人教版選擇性必修三《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》精美課件

4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型問題導(dǎo)入

科學(xué)家在研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極就發(fā)出一種射線。它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線的本質(zhì)是什么呢?這種射線稱為陰極射線。

這種射線的本質(zhì)是一種電磁輻射的傳播過程。

這種射線的本質(zhì)是一種高速帶電微粒。對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)有兩種觀點(diǎn)德國(guó)赫茲英國(guó)湯姆孫kABD2P2p1p3D1+_+_一、電子的發(fā)現(xiàn)1.湯姆孫實(shí)驗(yàn)裝置①K產(chǎn)生陰極射線②A、B形成一束細(xì)細(xì)射線③D1、D2之間加電場(chǎng)或磁場(chǎng)檢測(cè)射線的帶電性質(zhì)④熒光屏顯示陰極射線到達(dá)的位置問題：陰極射線的本質(zhì)，通過什么原理來測(cè)定呢？帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)讓陰極射線沿垂直場(chǎng)的方向通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)：偏轉(zhuǎn)：陰極射線本質(zhì)是帶電粒子流不偏轉(zhuǎn)：陰極射線的本質(zhì)是電磁波2.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子

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。q?B=qE電場(chǎng)：磁場(chǎng)：（比荷）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。電子是比原子更基本的物質(zhì)單元，是原子的組成部分。rqEP2p1p3qvB+_3.密立根測(cè)電子電量密立根+++++++-------UmgqEd靜止：mg=qEmgkv勻速：mg=kve=1.602×10-19C

電荷是量子化的，任何帶電體的電荷只能是e的整倍元電荷：me=9.109×10-31kg課堂練習(xí)例1：下列是某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得的一組電荷量，那些是符合事實(shí)的（）A.+3×10-19CB.+4.8×10-19CC.-3.2×10-26CD.-4.8×10-19C電荷是量子化的，任何帶電體的電荷只能是e的整倍。BD

通常情況下，物質(zhì)是不帶電的，因此，原子應(yīng)該是電中性的。既然電子是帶負(fù)電的，質(zhì)量又很小，那么，原子中一定還有帶正電的部分，它具有大部分的原子質(zhì)量。

請(qǐng)你設(shè)想一下，原子中帶正電的部分以及帶負(fù)電的電子可能是如何分布的?思考與討論二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.湯姆孫——西瓜模型

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)，電子鑲嵌其中。元素周期律陰極射線光譜線

后來實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高速運(yùn)動(dòng)的電子很容易穿透原子，說明原子不是實(shí)心球體，這個(gè)模型可能不正確。2.a粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福a粒子金箔①實(shí)驗(yàn)材料的選擇a粒子:氦原子核ma=4mH=7300me容易獲得，能量較大，容易觀察金箔：延展性高，減少二次碰撞；m金>ma②實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)裝置＊M是一個(gè)帶有光屏S的放大鏡，可以在水平而內(nèi)轉(zhuǎn)到不同的方向?qū)ι⑸涞摩亮Ｗ舆M(jìn)行觀察。＊R是被鉛塊包圍的a粒子源＊F是金箔：接收α粒子的轟擊

當(dāng)a粒子打到金箔時(shí)，發(fā)生了a粒子的散射。統(tǒng)計(jì)散射到各個(gè)方向的a粒子所占的比例，可以推知原子中電荷的分布情況。思考與討論

1.a粒子射入金箔時(shí)難免與電子碰撞。試估計(jì)這種碰撞對(duì)a拉子速度影響的大小

2.按照湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個(gè)原子球體內(nèi)。請(qǐng)分析：a粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，沿哪些方向前進(jìn)的可能性較大，最不可能沿哪些方向前進(jìn)。

碰撞前后，質(zhì)量大的α粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角度散射。③實(shí)驗(yàn)結(jié)果＊絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后，基本上仍按原來方向前進(jìn)＊少數(shù)a粒子粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)＊極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90。，就像被彈回來了一樣

這就好像你朝一張衛(wèi)生紙射出一發(fā)炮彈，炮彈卻彈回來打中你一樣。3.對(duì)a粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋①粒子出現(xiàn)大角度散射有沒有可能是與電子碰撞后造成的？

大角度的偏轉(zhuǎn)不可能是電子造成的，因?yàn)樗馁|(zhì)量只有a粒子的

它對(duì)a粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對(duì)槍彈的影響，完全可以忽略。②那有沒有可能是由于穿過多層原子造成偏轉(zhuǎn)角度增大呢？

計(jì)算表明，由于每次的偏振方向都是隨機(jī)的，最終發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的概率非常小，反彈的幾率只有10-3500。但實(shí)驗(yàn)中反彈的幾率有③西瓜模型能否解釋大角度偏轉(zhuǎn)呢？

按照湯姆孫的“西瓜模型”正電荷在原子內(nèi)部均勻分布，α粒子穿過原子時(shí)，收到的個(gè)方向正電荷的斥力基本會(huì)相互平衡，因此對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)很大。

西瓜模型，雖然能夠解釋絕大多數(shù)的α粒子基本上仍沿原方向進(jìn)行，但是卻無法解釋大角度散射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。④盧瑟福對(duì)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的解釋a粒子

a粒子在原子中某個(gè)地方遇到了質(zhì)量，電量均比他們本身大的多的物體，而這種遇上的概率又很小。占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)。

a粒子在經(jīng)過時(shí)受到很強(qiáng)的斥力，使其發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。⑤盧瑟福——核式結(jié)構(gòu)模型原子核＊帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)＊在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，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a粒子原子核三、原子核的電荷與尺度1.電子數(shù)與原子序數(shù)原子核所帶正電荷數(shù)=核外電子數(shù)=該元素在周期表內(nèi)的原子序數(shù)由于原子是電中性的，原子核所帶正電荷數(shù)等于電子數(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)排列的。2.原子核的尺度兩者相差十萬倍之多。可見原子內(nèi)部是十分“空曠”的。原子核半徑數(shù)量級(jí)：原子半徑數(shù)量級(jí)：10-l5m10-10m體育場(chǎng)原子原子核課堂練習(xí)例2：在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對(duì)α粒子的（）A.萬有引力

B.庫(kù)侖力C.磁場(chǎng)力

D.核力B

在a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，使少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是金箔中的原子核對(duì)a粒子的庫(kù)侖斥力。課堂練習(xí)例3：關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（

）A.在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回接近180°B.使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶負(fù)電的核外電子；當(dāng)α粒子接近電子時(shí)，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分D.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量AC課堂練習(xí)例4：盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（）A.原子的中心有個(gè)核，叫原子核B.原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中C.原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里D.帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)ACD課堂練習(xí)例5：加在陰射線管兩個(gè)電極之間的電壓為4×103V。如果電子離開陰極表面時(shí)的速度為0，試求電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的速度。解：由可得，課堂練習(xí)例6：一個(gè)半徑為1.64×10-4cm的帶負(fù)電的油滴，在電場(chǎng)度等于1.92V/m、方向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如果油滴受到的庫(kù)侖力恰好與重力平衡，問：這個(gè)油滴帶有幾個(gè)電子的電荷?己知油的密度為0.851×103kg/m3解：油滴的質(zhì)量油滴受到的重力庫(kù)侖力F=qE由平衡條件，可知電子個(gè)數(shù)與電荷量的關(guān)系為q=Ne。因此，電子的個(gè)數(shù)為課堂小結(jié)1.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子2.密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)電子電量：e=1.602×10-19C3.密立根發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的，任何帶電體的電荷只能是e的整倍4.電子的質(zhì)量：me=9.109×10-3