物理：第2節(jié)《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》課件（教科版選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第2節(jié) 課前自主學案 課標定位 課標定位 1 知道 粒子散射實驗的現(xiàn)象 2 知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容 理解模型提出的主要思想 3 知道原子核的核電荷數(shù)的意義及原子核的尺度 4 了解原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾 課前自主學案 一 湯姆孫的原子模型1904年 湯姆孫提出了 棗糕模型 假想正電荷構(gòu)成一個 的球體 電子 浸浮 其中 并分布在一些特定的 或 上 密度均勻 同心圓 球殼 二 粒子散射實驗1 實驗結(jié)果 1 粒子穿過金箔后 基本沿原方向前進 2 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn)角甚至大于90 3 個別 粒子的偏轉(zhuǎn)角甚至接近180 2 盧瑟福通過 粒子散射實驗 否定了湯姆孫的原子模型 建立了 模型 絕大多數(shù) 少數(shù) 核式結(jié)構(gòu) 三 原子的核式結(jié)構(gòu)模型1 盧瑟福提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型 他設(shè)想在原子中間有一個體積很小 帶 的核 而電子在核外繞核運動 這種結(jié)構(gòu)稱為原子的 核式結(jié)構(gòu)模型 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型能很好地解釋 粒子散射實驗現(xiàn)象 正電荷 四 原子的核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典理論的矛盾1 按照經(jīng)典理論 核式結(jié)構(gòu)模型中電子軌道半徑會逐漸減小 最后墜入原子核內(nèi) 這與事實不符 2 按照經(jīng)典理論 電子繞核運動所輻射的電磁波是連續(xù)的 這與事實不符 提示 由于 粒子的質(zhì)量遠大于電子質(zhì)量 電子不可能使其發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因應(yīng)該是原子核 由于原子核非常小 入射的 粒子絕大多數(shù)距原子核很遠 只有極少數(shù) 粒子遇到或靠近原子核 由于其庫侖斥力而使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 由 粒子散射現(xiàn)象可知 原子核非常小 能夠使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 說明原子核聚集了原子的絕大部分質(zhì)量 核心要點突破 一 對 粒子散射實驗的進一步分析1 實驗裝置 如圖2 2 1所示 由放射源 金箔 熒光屏等組成 圖2 2 1 2 實驗現(xiàn)象及思考 1 現(xiàn)象 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進 但是有少數(shù) 粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn) 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90 有的幾乎達到180 沿原路返回 2 分析 按照湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型 帶正電的物質(zhì)均勻分布 帶負電的電子質(zhì)量比 粒子的質(zhì)量小得多 粒子碰到電子就像子彈碰到一粒塵埃一樣 其運動方向不會發(fā)生什么改變 但實驗結(jié)果出現(xiàn)了像一枚炮彈碰到一層薄薄的紙被反彈回來的這一不可思議的現(xiàn)象 3 結(jié)果 盧瑟福通過分析 否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型 提出了核式結(jié)構(gòu)模型 3 原子的核式結(jié)構(gòu) 在原子的中心有一個很小的核 叫做原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi) 電子在原子核外繞核運轉(zhuǎn) 特別提醒 在處理電子繞原子核運轉(zhuǎn)的有關(guān)問題時 一般認為電子繞原子核做勻速圓周運動 電子與原子核的庫侖力充當向心力 由此可利用相關(guān)知識列方程求解某些問題 而電子之間的庫侖力與電子與核間的庫侖力相比微不足道而不予考慮 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 根據(jù)湯姆孫原子模型預測 粒子散射實驗的結(jié)果是 A 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后都有顯著偏轉(zhuǎn)B 大多數(shù) 粒子穿過金箔后都有小角度偏轉(zhuǎn)C 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角很大 有的甚至沿原路返回D 不可能有偏轉(zhuǎn)角很大的 粒子 更不可能沿原路返回 解析 選BD 由于湯姆孫模型認為正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi) 粒子通過金箔時都要受到正電荷的作用 且作用力較小 絕大多數(shù) 粒子不可能有顯著偏轉(zhuǎn) A錯誤 B正確 由于正電荷的均勻分布 穿過原子的 粒子受到的力很小 不可能有 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)或沿原路返回 故C錯誤 D正確 二 兩種模型對 粒子散射現(xiàn)象的分析1 湯姆孫模型對 粒子散射現(xiàn)象的分析 1 分布情況 正電荷和原子質(zhì)量是均勻分布的 2 受力情況 兩側(cè)正電荷對 粒子的庫侖斥力有相當一部分相互抵消 使 粒子偏轉(zhuǎn)的庫侖合力不會很大 3 偏轉(zhuǎn)情況 不會發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 更不會彈回 4 分析結(jié)論 湯姆孫模型的分析不符合 粒子散射的實際情況 2 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型對 粒子散射分析 1 分布情況 正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在原子核內(nèi) 原子中絕大部分是空的 2 受力情況 少數(shù) 粒子靠近原子核時 受到的庫侖斥力大 大多數(shù) 粒子離原子核較遠 受到的庫侖斥力較小 3 偏轉(zhuǎn)情況 少數(shù) 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 甚至被彈回 絕大多數(shù) 粒子運動方向不會明顯變化 因為電子的質(zhì)量相對于 粒子很小 如果 粒子幾乎正對著原子核射來 偏轉(zhuǎn)角就幾乎達到180 這種機會極少 如圖2 2 2所示 圖2 2 2 4 分析結(jié)論 核式結(jié)構(gòu)模型符合 粒子散射的實際情況 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 關(guān)于 粒子散射實驗 下述不正確的是 A 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子中分布著正電荷B 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子中原子核的作用C 只有少數(shù) 粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個很小的核上D 相同條件下 換用原子序數(shù)越小的物質(zhì)做實驗 沿同一偏轉(zhuǎn)角散射的 粒子越少 解析 選A 原子顯電中性 而電子帶負電 所以原子中一定存在帶正電的物質(zhì) 但是湯姆孫的原子模型就不能解釋 粒子的散射現(xiàn)象 所以 粒子大角度散射的主要原因不能直接說是原子中正電荷的作用 而是正電荷集中在原子核中的原因 所以A錯誤 B正確 只有少數(shù) 粒子發(fā)生大角度散射的結(jié)果證明原子存在一個集中所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量的很小的原子核 即C正確 使 粒子發(fā)生大角度散射的原因是受到原子核的庫侖斥力 所以為使散射實驗現(xiàn)象更明顯 應(yīng)采用原子序數(shù)大的金箔 若改用原子序數(shù)小的物質(zhì)做實驗 粒子受到原子核的庫侖斥力小 發(fā)生大角度散射的 粒子少 所以D正確 故選A 課堂互動講練 如圖2 2 3為盧瑟福和他的助手們做 粒子散射實驗的裝置示意圖 熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A B C D四個位置時 所觀察到的現(xiàn)象 下列描述正確的是 圖2 2 3 A 在A位置時 相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B 在B位置時 相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比在A位置時稍少些C 在C D位置時 屏上觀察不到閃光D 在D位置時 屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少 精講精析 粒子通過金箔時 絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 仍沿原來的方向前進 在A位置處觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 A正確 少數(shù)發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn) 在B位置觀察到屏上的閃光次數(shù)比A位置應(yīng)少很多 而不是稍少一些 B錯誤 極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90 有的偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180 在C D位置時 屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少 C錯誤 D正確 答案 AD 方法總結(jié) 粒子散射實驗中的現(xiàn)象應(yīng)注意 絕大多數(shù) 少數(shù) 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 也可以從核式結(jié)構(gòu)的模型反過來理解實驗現(xiàn)象 有助于加深對問題的認識和理解 變式訓練1盧瑟福對 粒子散射實驗的解釋是 A 使 粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對 粒子的作用力B 使 粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C 原子核很小 粒子接近它的機會很小 所以絕大多數(shù)的 粒子仍沿原來的方向前進D 能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的 粒子是穿過原子時離原子核近的 粒子 解析 選BCD 原子核帶正電與 粒子間存在庫侖力 當 粒子靠近原子核時受庫侖力而偏轉(zhuǎn) 故B對 A錯 由于原子核非常小 絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時離核較遠因而運動方向幾乎不變 只有離核很近的 粒子受到的庫侖力較大 方向改變較多 故C D對 答案 2 7 10 14m 變式訓練2根據(jù) 粒子散射實驗 盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 圖2 2 4中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線 實線表示一個 粒子的運動軌跡 在 粒子從a運動到b 再運動到c的過程中 下列說法中正確的是 圖2 2 4 A 動能先增大 后減小B 電勢能先減小 后增大C 電場力先做負功 后做正功 總功等于零D 加速度先變小 后變大 解析 選C 粒子與原子核存在排斥的庫侖力 粒子從a運動到b的過程中 庫侖力做負功 粒子從b運動到c的過程中 庫侖力做正功 因此動能先減小后增大 電勢能先增大后減小 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全