第四章　3　原子的核式結(jié)構(gòu)模型

DISIZHANG第四章3原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.知道陰極射線的組成，體會(huì)電子發(fā)現(xiàn)過程中所蘊(yùn)含的科學(xué)方法，知道電荷是量子化的。2.了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容(重難點(diǎn))。3.知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)，知道原子核的電荷數(shù)(重點(diǎn))。

學(xué)習(xí)目標(biāo)一、電子的發(fā)現(xiàn)二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型課時(shí)對(duì)點(diǎn)練三、原子核的電荷與尺度

內(nèi)容索引電子的發(fā)現(xiàn)一

1.6×10-19Ce9.1×10-31kg1836如圖所示為湯姆孫的氣體放電管。思考與討論(1)K、A部分起什么作用？答案K、A部分產(chǎn)生陰極射線。(2)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，說明它帶什么性質(zhì)的電荷？答案陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，與電場線方向相反，說明陰極射線帶負(fù)電。(3)在金屬板D1、D2之間單獨(dú)加哪個(gè)方向的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)？答案由左手定則可得，在金屬板D1、D2之間單獨(dú)加垂直紙面向外的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)。(1)陰極射線實(shí)際上是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。(

)(2)帶電體的電荷量可以是任意數(shù)值。(

)(3)電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的。(

)(4)電子的質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷。(

)×√××

湯姆孫測定電子比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)，陰極K發(fā)出的電子經(jīng)加速后，穿過小孔A、C，沿中心軸線OP1以速度v進(jìn)入兩塊水平正對(duì)放置的極板D1、D2間，射出后到達(dá)右端的熒光屏上形成光點(diǎn)。若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點(diǎn)?，F(xiàn)在極板間加上豎直方向、電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場后，電子向上偏轉(zhuǎn)；再在極板間施加一個(gè)方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到了P1點(diǎn)；接著去掉電場，電子向下偏轉(zhuǎn)，射出極板時(shí)偏轉(zhuǎn)角為θ。已知極板的長度為L，忽略電子的重力及電子間的相互作用。求：例1(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；

(2)電子的比荷。

撤去電場后，電子僅在磁場中偏轉(zhuǎn)，如圖所示返回

原子的核式結(jié)構(gòu)模型二如圖所示為1909年英國物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的助手蓋革和馬斯頓進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，閱讀課本，回答以下問題：(1)什么是α粒子？

(2)實(shí)驗(yàn)裝置中各部件的作用是什么？實(shí)驗(yàn)過程是怎樣的？答案①α粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的α粒子。②帶熒光屏的顯微鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光。實(shí)驗(yàn)過程：α粒子經(jīng)過一條細(xì)通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對(duì)α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會(huì)改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向。帶有顯微鏡的熒光屏可以沿題圖中虛線轉(zhuǎn)動(dòng)，以統(tǒng)計(jì)向不同方向散射的α粒子的數(shù)目。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)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“

模型”，如圖。梳理與總結(jié)棗糕2.α粒子散射實(shí)驗(yàn)：(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由α粒子源、

、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從α粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于

中。金箔真空(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①

α粒子穿過金箔后，基本上仍沿

的方向前進(jìn)；②

α粒子發(fā)生了

偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至

，它們幾乎被“

”。(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

模型。3.核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶

電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。梳理與總結(jié)絕大多數(shù)原來少數(shù)大角度大于90°撞了回來核式結(jié)構(gòu)正1.按照J(rèn).J.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)。α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)？思考與討論答案

α粒子受到的各方向正電荷的斥力基本會(huì)相互平衡，因此α粒子沿直線運(yùn)動(dòng)的可能性最大，最不可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。2.少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是什么？答案α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的占原子質(zhì)量絕大部分的原子核的排斥力發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。

(2023·咸陽市模擬)如圖甲所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的剖面圖，圖中鉛盒內(nèi)的放射性元素釙(Po)所放出的α粒子由鉛盒上的小孔射出，形成一束很細(xì)的粒子束打到金箔上。α粒子束能穿過很薄的金箔打到熒光屏上，并產(chǎn)生閃光，這些閃光可以通過顯微鏡觀察；α粒子穿越金箔前后運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角θ稱為散射角，如圖乙所示，熒光屏和顯微鏡可一起繞金箔沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，以便觀察α粒子穿過金箔后散射角的變化情況。下列說法正確的是例2A.整個(gè)裝置可以不放在抽成真空的容器中B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，少數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平

均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進(jìn)C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到的個(gè)別α粒子被反彈回來，這種現(xiàn)象可用“棗

糕模型”來解釋D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行

星，可稱為原子的“行星模型”√整個(gè)裝置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中進(jìn)行，α粒子會(huì)使空氣發(fā)生電離，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，散射角很小(平均為2°~3°)，幾乎沿原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子的散射角較大，極少數(shù)α粒子的散射角超過90°，個(gè)別α粒子甚至被反彈回來，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到的個(gè)別α粒子被反彈回來，這種現(xiàn)象可用“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”來解釋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子的核式結(jié)構(gòu)模型有些類似太陽系，原子核猶如太陽，電子猶如行星，所以也被稱為原子的“行星模型”，選項(xiàng)D正確。返回

(2023·綿陽市高二期末)關(guān)于盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析，下列說法正確的是A.原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)B.絕大多數(shù)α粒子在實(shí)驗(yàn)中幾乎不偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)樵雍速|(zhì)量很大C.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是電子對(duì)α粒子的庫侖斥力D.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對(duì)α粒子的萬有引力例3√α粒子帶正電，原子核質(zhì)量很大，且也帶正電，它們接近時(shí)就表現(xiàn)出很大的庫侖斥力作用，使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對(duì)α粒子的庫侖斥力，A正確。返回原子核的電荷與尺度三1.原子核的電荷數(shù)：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)來排列的。2.原子核的組成：原子核是由

和

組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的

。3.原子核的大?。河煤税霃矫枋龊说拇笮　Ｒ话愕脑雍?，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為

m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是

m，兩者相差十萬倍之多。質(zhì)子中子質(zhì)子數(shù)10-1510-10

下列對(duì)原子及原子核的認(rèn)識(shí)，正確的是A.原子由原子核和核外電子組成B.原子核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質(zhì)量C.原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-10mD.中性原子核外電子帶的負(fù)電荷之和小于原子核所帶的正電荷例4√原子由原子核和核外電子組成，故A正確；原子核的質(zhì)量與電子的質(zhì)量之和就是原子的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10

m，原子核是原子內(nèi)很小的核，半徑數(shù)量級(jí)為10-15

m，C錯(cuò)誤；中性原子核外電子帶的負(fù)電荷之和與原子核所帶的正電荷相等，D錯(cuò)誤。返回課時(shí)對(duì)點(diǎn)練四考點(diǎn)一電子的發(fā)現(xiàn)1.下列關(guān)于電子的說法錯(cuò)誤的是A.發(fā)現(xiàn)電子是從研究陰極射線開始的B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)中發(fā)出的電子比荷是不同的C.電子發(fā)現(xiàn)的意義是讓人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子

本身也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.電子是帶負(fù)電的，可以在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)1234567891011基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練√1234567891011湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，選項(xiàng)A正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)發(fā)出的陰極射線的粒子比荷相同，這種粒子即電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；電子是帶負(fù)電的，可以在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確。2.湯姆孫對(duì)陰極射線本質(zhì)的研究，采用的科學(xué)方法是A.用陰極射線轟擊金箔，觀察其散射情況B.用“油滴實(shí)驗(yàn)”精確測定電子的帶電荷量C.用陰極射線轟擊熒光物質(zhì)，對(duì)熒光物質(zhì)發(fā)出的光進(jìn)行光分析D.讓陰極射線通過電場和磁場，通過陰極射線的偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性和

計(jì)算其比荷1234567891011√1234567891011湯姆孫對(duì)陰極射線本質(zhì)的研究采用的主要方法是：讓陰極射線通過電、磁場，通過偏轉(zhuǎn)情況判斷其電性，結(jié)合類平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的公式，即可計(jì)算其比荷，故D正確?？键c(diǎn)二原子的核式結(jié)構(gòu)模型3.(2023·北京市西城區(qū)高二月考)盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。當(dāng)時(shí)他提出這種模型的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是A.α粒子散射實(shí)驗(yàn) B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)C.天然放射現(xiàn)象 D.陰極射線的發(fā)現(xiàn)1234567891011√盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4.如圖為盧瑟福和他的助手做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的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法中正確的是A.放在C位置時(shí)屏上觀察不到閃光B.放在D位置時(shí)屏上能觀察到一些閃光，

但次數(shù)極少C.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)最少D.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)多1234567891011√1234567891011根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，放在C位置時(shí)屏上能觀察到閃光，故A錯(cuò)誤；放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少，說明極少數(shù)α粒子有較大程度的偏折，B正確；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，故C錯(cuò)誤；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)比放在A位置時(shí)少，故D錯(cuò)誤。5.(2024·日照市月考)盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，打到金箔上，最后在環(huán)形熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是1234567891011A.α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)是由于它跟金箔中的電子發(fā)生了碰撞B.當(dāng)α粒子接近金箔中的電子時(shí)，

電子對(duì)α粒子的吸引

力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C.通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核半徑的數(shù)量級(jí)約為10-10mD.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子中有一個(gè)帶正電的核，幾乎集中了原子全

部的質(zhì)量√1234567891011

1234567891011α粒子散射可以用來估算核半徑，對(duì)于一般的原子核，實(shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15

m，C錯(cuò)誤；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，這樣才會(huì)使α粒子在經(jīng)過時(shí)受到很強(qiáng)的斥力，使其發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，D正確?？键c(diǎn)三原子核的電荷與尺度6.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是A.原子中的原子核很小，核外很“空曠”B.原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10-10mC.原子的全部電荷都集中在原子核里D.原子的全部質(zhì)量都集中在原子核里1234567891011√1234567891011原子中的原子核很小，核外很“空曠”，A正確；原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10-15

m，原子半徑的數(shù)量級(jí)是10-10

m，B錯(cuò)誤；原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，核外電子帶負(fù)電且具有一定質(zhì)量，C、D錯(cuò)誤。7.(多選)對(duì)原子的認(rèn)識(shí)，正確的是A.原子由原子核和核外電子組成B.原子核的質(zhì)量就是原子的質(zhì)量C.原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)D.原子序數(shù)等于核電荷與電子電荷大小的比值1234567891011√√√8.(2023·威海市高二期末)α粒子散射實(shí)驗(yàn)被評(píng)為世界十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)之一，此實(shí)驗(yàn)開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)研究的先河，為建立現(xiàn)代原子核理論打下了基礎(chǔ)，關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是A.湯姆孫根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核的核式結(jié)構(gòu)B.該實(shí)驗(yàn)需要在真空環(huán)境下才能完成C.該實(shí)驗(yàn)表明α粒子大角度偏轉(zhuǎn)可能是與電子直接碰撞造成的D.在其他條件相同情況下，只改變金箔的厚度，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響1234567891011能力綜合練√9.如圖為盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，①、②兩條線表示實(shí)驗(yàn)中α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為A.軌跡a B.軌跡bC.軌跡c D.軌跡d1234567891011√1234567891011盧瑟福通過α粒子散射提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，因離原子核越近，受到的庫侖斥力越強(qiáng)，則偏轉(zhuǎn)程度越強(qiáng)，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為a，故選A。10.(2023·瀘州市高二月考)美國物理學(xué)家密立根通過如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，最先測出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn)。如圖所示，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場，方向豎直向下，圖中油滴由于帶負(fù)電懸