高中物理選修3-5：《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》上課名師優(yōu)質(zhì)課獲獎市賽課一等獎?wù)n件

原子的核式結(jié)構(gòu)模型第1頁教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能（1）了解原子結(jié)構(gòu)模型建立歷史過程及各種模型建立依據(jù)；（2）知道粒子散射試驗試驗方法和試驗現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型主要內(nèi)容。2、過程與方法（1）經(jīng)過對粒子散射試驗結(jié)果討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象分析中歸納中得出結(jié)論邏輯推理能力；（2）經(jīng)過核式結(jié)構(gòu)模型建立，體會建立模型研究物理問題方法，了解物理模型演化及其在物理學(xué)發(fā)展過程中作用；（3）了解研究微觀現(xiàn)象。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）經(jīng)過對原子模型演變歷史學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實、尊重科學(xué)科學(xué)精神；（2）經(jīng)過對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識不停深入，使學(xué)生認(rèn)識到人類對微觀世界認(rèn)識是不停擴(kuò)大和加深，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法正確使用對科學(xué)發(fā)展主要意義。第2頁教學(xué)重點：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主思索討論在于對粒子散射試驗結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子核式結(jié)構(gòu)；（2）在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會物理學(xué)研究方法，滲透三個物理學(xué)方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子碰撞方法。教學(xué)難點：引導(dǎo)學(xué)生小組自主思索討論在于對粒子散射試驗結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子核式結(jié)構(gòu)教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。第3頁原子復(fù)雜結(jié)構(gòu)發(fā)覺過程1897年發(fā)覺陰極射線是電子流都從物體中擊出電子來原子(中性)電子(一)正電荷?構(gòu)想?1、公元前五世紀(jì)希臘哲學(xué)家提出物質(zhì)是由不可分割微粒（叫原子）組成。2、100多年前化學(xué)反應(yīng)中原子種類和數(shù)目不變，化學(xué)上倍比定律發(fā)覺等證實了物質(zhì)原子性結(jié)構(gòu)，認(rèn)為原子是不可再分、物質(zhì)是由原子組成。3、19世紀(jì)末20世紀(jì)初X射線使氣體電離光電效應(yīng)湯姆生原子模型第4頁

19世紀(jì)是電磁學(xué)大發(fā)展時期,到七、八十年代電氣工業(yè)開始有了發(fā)展,發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓輸電線路逐步在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，然而，漏電和放電損耗非常嚴(yán)重，成了亟待處理問題。同時，電氣照明也吸引了許多科學(xué)家注意。這些問題都包括低壓氣體放電現(xiàn)象，于是，人們競相研究與低壓氣體發(fā)電現(xiàn)象相關(guān)問題。陰極射線是低壓氣體放電過程中出現(xiàn)一個奇特現(xiàn)象，對其本性研究造成了英國學(xué)派微粒說和德國學(xué)派以太論。電子發(fā)覺第5頁陰極射線是德國物理學(xué)家J.普呂克爾在1858年利用低壓氣體放電管研究氣體放電時發(fā)覺.從低壓氣體放電管陰極發(fā)出電子在電場加速下形成電子流。陰極能夠是冷也能夠是熱，電子經(jīng)過外加電場場致發(fā)射、殘余氣體中正離子轟擊或熱電子發(fā)射過程從陰極射出。

陰極射線第6頁1897年J.J.湯姆孫依據(jù)放電管中陰極射線在電磁場和磁場作用下軌跡確定陰極射線中粒子帶負(fù)電，并測出其荷質(zhì)比，這在一定意義上是歷史上第一次發(fā)覺電子，12年后R.A.密立根用油滴試驗測出了電子電荷。

電子發(fā)覺1856-1940英國劍橋大學(xué)試驗物理學(xué)家

第7頁電子發(fā)覺~~湯姆孫1.測陰極射線電荷2.使陰極射線在靜電場中偏轉(zhuǎn)。3.測陰極射線荷質(zhì)比。從以上兩試驗,湯姆生已可明確無誤地證實陰極射線是由某種帶負(fù)電微粒組成。這種微粒是什么，湯姆生深入對陰極射線荷質(zhì)比進(jìn)行了大量測量。最終得到陰極射線微粒質(zhì)荷比為10-11千克／庫侖,比氫離子質(zhì)荷比10-8千克／庫侖小千倍。第8頁陰極射線應(yīng)用電子示波器中示波管、電視顯像管、電子顯微鏡等都是利用陰極射線在電磁場作用下偏轉(zhuǎn)、聚焦以及能使被照射一些物質(zhì),如硫化鋅發(fā)熒光性質(zhì)工作.高速陰極射線打在一些金屬靶極上能產(chǎn)生X射線，可用于研究物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)。陰極射線還可直接用于切割、熔化、焊接等。

在19世紀(jì)末年，物理學(xué)有三項重大試驗發(fā)覺，這就是X射線、放射性和電子。電子發(fā)覺含有更偉大意義，因為這一事件使人們認(rèn)識到自然界還有比原子更小實物。電子發(fā)覺打開了通向原子物理學(xué)大門,人們開始研究原子結(jié)構(gòu).第9頁電子發(fā)覺之旅陰極射線湯姆孫發(fā)覺電子倫琴發(fā)覺X射線原子能夠分割。不論哪種材料作為陰極產(chǎn)生粒子質(zhì)量電荷相同，說明它們是原子組成部分。粒子質(zhì)量小于氫原子千分之一。第10頁AK第11頁湯姆孫原子模型：

原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中。湯姆孫原子模型棗糕模型第12頁α粒子散射試驗

1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他助手們進(jìn)行了

粒子散射試驗盧瑟福著名

粒子散射試驗第13頁第14頁湯姆孫模型預(yù)言α粒子散射試驗結(jié)果是怎樣？第15頁湯姆孫模型預(yù)言α粒子散射試驗結(jié)果是怎樣？正電荷在原子內(nèi)部均勻分布，α粒子穿過原子時，因為粒子兩側(cè)正電荷對它斥力大部分相互抵消，使α粒子偏轉(zhuǎn)力不會很大。第16頁第17頁第18頁第19頁第20頁第21頁第22頁試驗結(jié)果：絕大多數(shù)：沿原方向前進(jìn)少數(shù)：發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至偏角超出900第23頁結(jié)果分析：電子能否使α粒子大角度偏轉(zhuǎn)？1微米厚金箔內(nèi)含3000層原子層，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔仍沿原方向前進(jìn)說明什么？少數(shù)α粒子大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成？第24頁原子核式結(jié)構(gòu)提出在原子中心有一個很小核，叫做原子核．原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．帶負(fù)電電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)．第25頁

原子核核式結(jié)構(gòu)依據(jù)盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分“空闊”，舉一個簡單例子：體育場原子原子核第26頁原子核電荷和大小依據(jù)盧瑟福原子核式模型和α粒子散射試驗數(shù)據(jù)，能夠推算出各種元素原子核電荷數(shù)，還能夠預(yù)計出原子核大小。（1）原子半徑約為10-10米、原子核半徑約是10-14米，原子核體積只占原子體積萬億分之一。（2）原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子數(shù)以及該元素在周期表內(nèi)原子序數(shù)相等。（3）電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是查對它庫侖力。第27頁【反饋練習(xí)】1、在用α粒子轟擊金箔試驗中，盧瑟福觀察到α粒子運動情況是A、全部α粒子穿過金屬箔后仍按原來方向前進(jìn)B、絕大多數(shù)α粒子穿過金屬箔后仍按原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回C、少數(shù)α粒子穿過金屬箔后仍按原來方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回D、全部α粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)答案：B第28頁2、盧瑟福α粒子散