《原子的核式結(jié)構(gòu)》 市賽獲獎(jiǎng)

原子的核式結(jié)構(gòu)知識(shí)梳理圖【知識(shí)點(diǎn)】1.原子的“棗糕”模型2.α粒子的散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型及對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋4.原子?原子核的尺度情景設(shè)置 電子的發(fā)現(xiàn),認(rèn)識(shí)到原子是可分的,是人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)上的一次飛躍,開創(chuàng)了探索原子內(nèi)部構(gòu)造和物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的新時(shí)代.既然電子是原子的組成部分,而原子又是呈中性的,那么原子里還有帶何種電的物質(zhì)?這兩種電荷是如何分布的呢?既然電子的質(zhì)量很小,那么原子的質(zhì)量絕大部分集中在哪里?深化探究 一?原子的“棗糕”式模型湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后,從而知道原子是可再分的,而且知道原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的部分構(gòu)成才能使原子呈現(xiàn)電中性,帶正電的部分和電子怎樣構(gòu)成原子呢.湯姆孫于1898年提出原子的“棗糕”模型,如圖所示.他認(rèn)為原子是一個(gè)球體,正電荷均勻地分布在整個(gè)球內(nèi),電子像棗糕上的棗子一樣嵌在球中,被正電荷吸引著,原子內(nèi)正?負(fù)電荷量相等,因此整個(gè)原子呈中性.二?原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)1909-1911年盧瑟福和他的助手蓋革和馬斯頓進(jìn)行了α粒子的散射實(shí)驗(yàn).并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了討論.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.用α粒子轟擊金箔,獲得了重要的發(fā)現(xiàn).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(lái)的方向前進(jìn),但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),甚至有極少數(shù)的α粒子被反彈回來(lái).2.湯姆孫的“棗糕”原子模型與α粒子散射實(shí)驗(yàn)的矛盾按湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型:帶正電的物質(zhì)均勻分布.帶負(fù)電的電子質(zhì)量比α粒子質(zhì)量小的多;α粒子碰到電子就像子彈在飛行中碰到一粒塵埃一樣,其運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生什么改變,帶正電的物體對(duì)α粒子的作用來(lái)自各個(gè)方向可抵消掉.所以,α粒子通過金原子時(shí),不應(yīng)該出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)和被彈回的現(xiàn)象.但實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了大偏轉(zhuǎn),甚至被彈回的α粒子.這是“棗糕”原子模型所不能解釋的.3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型;在原子的中心有一個(gè)很小的核,叫做原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在核里,帶負(fù)電的電子在核外空間繞原子核旋轉(zhuǎn).根據(jù)原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說,可以很容易地解釋?duì)亮Ｗ拥纳⑸鋵?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.如圖所示,由于原子核很小,大部分α粒子穿過金箔時(shí)都離核很遠(yuǎn),受到的斥力很小,它們的運(yùn)動(dòng)幾乎不受影響;只有極少數(shù)α粒子從原子核附近飛過,明顯地受到原子核的庫(kù)侖斥力而發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn).4.原子核的電荷和尺度原子核的電荷數(shù)等于核外電子數(shù),接近于原子序數(shù),原子核的半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m,原子的半徑的數(shù)量級(jí)為10-10m,兩者相差十萬(wàn)倍之多,可見原子內(nèi)部是十分“空曠”的.典例分析 一?α粒子散射實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象例1:如圖為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A?B?C?D四個(gè)位置時(shí),關(guān)于觀察到的現(xiàn)象,下述說法不正確的是()A.相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B.相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)少得多C.放在C?D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D.放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少答案:C解析:根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后,基本上沿原來(lái)的方向前進(jìn),因此在A位置觀察到的次數(shù)最多,故A選項(xiàng)正確;少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),因此從A到D觀察到的閃光會(huì)逐漸減小,故B?D選項(xiàng)正確,C選項(xiàng)說法錯(cuò)誤.鞏固練習(xí):關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論和α粒子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)系,下列說法正確的是()A.盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證湯姆孫的“棗糕”模型是錯(cuò)誤的B.盧瑟福認(rèn)識(shí)到湯姆孫“棗糕”模型的錯(cuò)誤后提出了“核式”理論C.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證核式結(jié)構(gòu)理論的正確性D.盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)”理論答案:D解析:由于盧瑟福設(shè)計(jì)的α粒子的散射實(shí)驗(yàn)是為了探究原子內(nèi)部電荷分布,并非為證明湯姆孫原子模型是錯(cuò)誤的.故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,盧瑟福并不是認(rèn)識(shí)到“棗糕”模型有錯(cuò)誤而提出“核式結(jié)構(gòu)”理論,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;盧瑟福做了α粒子散射實(shí)驗(yàn)后,由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而提出了“核式結(jié)構(gòu)”的理論.故C選項(xiàng)錯(cuò)誤.D選項(xiàng)正確.二?α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及意義例2:已知電子質(zhì)量為9.1×10-31kg,帶電量為1.6×10-19C.若氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌道半徑為0.53×10-10m.求電子繞核運(yùn)動(dòng)的線速度?動(dòng)能?周期和形成的等效電流.梯度練習(xí) 基礎(chǔ)強(qiáng)化1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象下列說法正確的是()A.全部α粒子穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B.全部α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)C.絕大多數(shù)α粒子穿過,只有少數(shù)的發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),甚至極少數(shù)的被彈回D.絕大多數(shù)的發(fā)生偏轉(zhuǎn),甚至被彈回答案:C2.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(wàn)有引力B.庫(kù)侖力C.磁場(chǎng)力D.核力答案:B3.盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果()A.證明了質(zhì)子的存在B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核里D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)行答案:C4.當(dāng)用α粒子轟擊金原子核發(fā)生散射時(shí),如下圖所示的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不可能存在的是()答案:B5.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案:A解析:盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中有少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn),說明只有少數(shù)α粒子受到很強(qiáng)的斥力,大多數(shù)α粒子受到斥力很小,這反映出原子內(nèi)部正電荷分布在很小的空間,且質(zhì)量很大,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象不能說明C?D選項(xiàng)的內(nèi)容,故C?D選項(xiàng)錯(cuò)誤.能力提升6.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)α粒子最靠近金原子核時(shí),α粒子()A.具有的動(dòng)能最小B.和原子核組成的系統(tǒng)的總能量最小C.具有的電勢(shì)能最小D.所受原子核施加的作用力最大答案:AD7.如圖所示,Q為金原子核,M?N為兩個(gè)等勢(shì)面,虛線為α粒子經(jīng)過原子核附近的運(yùn)動(dòng)軌跡,關(guān)于α粒子,下列說法正確的是()A.α粒子從K到R的過程中動(dòng)能逐漸增加B.α粒子從K到R的過程中動(dòng)能逐漸減小C.α粒子從K到R的過程中動(dòng)能先減小后增加D.α粒子從K到R的過程中電勢(shì)能先增加后減小解析:在α粒子從K到離原子核最近的過程中,庫(kù)侖力做負(fù)功,動(dòng)能逐漸減小,電勢(shì)能逐漸增加;在α粒子從離原子核最近處到R的過程中,庫(kù)侖斥力做正功,動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,由此可知C?D選項(xiàng)正確.答案:CD8.對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)中,正確的是()A.原子中絕大部分是空的,原子核很小B.電子在核外旋轉(zhuǎn),庫(kù)侖力提供向心力C.原子的全部正電荷集中在原子核里D.原子核的直徑大約是10-10m答案:ABC9.已知金的原子序數(shù)為79,α粒子離金原子核最近距離設(shè)為10-13m,則α粒子離金核最近時(shí)受到的庫(kù)侖力是多大?對(duì)α粒子產(chǎn)生的加速度是多大?(已知α粒子的電荷量qα=2e,質(zhì)量mα=6.64×10-27