高中物理 3.2 原子的結(jié)構(gòu)課件 粵教版選修3-5.ppt

,高中物理·選修3-5·粵教版,第二節(jié) 原子的結(jié)構(gòu),目標(biāo)定位 1.了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù).2.知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.3.知道原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容.4.能說出原子和原子核大小的數(shù)量級(jí),一、湯姆生的“葡萄干布丁”模型 1湯姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一個(gè)_， _均勻分布在整個(gè)球內(nèi) _像布丁里的葡萄干一樣鑲嵌在原子里(如圖321所示) 圖321,球體,正電荷,電子,2湯姆生的模型能解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，如利用電子的_定性解釋某些光輻射 二、粒子散射實(shí)驗(yàn) 1實(shí)驗(yàn)裝置 (1)放射源：釙放在帶小孔的鉛盒中，能放射_ 粒子：帶正電，q _，質(zhì)量約為氫原子的4倍射出速度可達(dá)107 m/s. (2)金箔：厚度極小，(雖然很薄但仍有幾千層原子) (3)顯微鏡：能夠在圍繞金箔的_內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)觀察 (4)熒光屏：玻璃片上涂有_物質(zhì)硫化鋅，裝在顯微鏡上,簡(jiǎn)諧振動(dòng),粒子,2e,水平面,熒光,2實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后_的方向前進(jìn)； (2)少數(shù)粒子發(fā)生了_的偏轉(zhuǎn)； (3)極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過_，甚至有極個(gè)別粒子被反彈回來 3實(shí)驗(yàn)意義 (1)否定了_的原子結(jié)構(gòu)模型 (2)提出了_模型，明確了_的數(shù)量級(jí),仍沿原來,較大,90°,湯姆生,原子核式結(jié)構(gòu),原子核大小,4盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 1911年盧瑟福提出：在原子的中心有一個(gè)_，叫做_，原子的全部_和幾乎全部質(zhì)量都集中在_，帶_荷的_在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 特別提醒 1.原子核所帶單位正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以整個(gè)原子呈電中性 2電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力是核對(duì)它的庫侖引力 5原子核的大小：實(shí)驗(yàn)確定的原子核半徑R的數(shù)量級(jí)為_，而整個(gè)原子的半徑數(shù)量級(jí)是_，兩者相差十萬倍之多，可見原子內(nèi)部是十分“空曠”的 特別提醒 依據(jù)粒子散射是估計(jì)核半徑最簡(jiǎn)單的方法.,很小的核,原子核,正電荷,原子核里,負(fù)電,電子,1015m,1010m,一、對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解 1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(如圖322) 圖322,2注意事項(xiàng)：(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程在真空中進(jìn)行 (2)粒子是氦原子核，體積很小，金箔需要做得很薄，粒子才能穿過 3粒子散射實(shí)驗(yàn)與湯姆生的原子模型的沖突分析 分析否定的原因 (1)由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子質(zhì)量，所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) (2)使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的只能是原子中帶正電的部分，按照湯姆生原子模型，正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，粒子穿過原子時(shí)，它受到的兩側(cè)斥力大部分抵消，因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不可能使粒子反向彈回，這與粒子的散射實(shí)驗(yàn)相矛盾,(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的，除非原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的核上，否則，粒子大角度散射是不可能的,【例1】 (雙選)如圖323為盧瑟福所做的粒子散射實(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)，下述說法中正確的是 ( ) 圖323,A相同時(shí)間內(nèi)在A時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最少 B相同時(shí)間內(nèi)在B時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A時(shí)稍 少些 C放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少 D放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光 答案 BC 解析 在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)粒子仍沿原來的方向前進(jìn)，故A錯(cuò)誤；少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90°，極個(gè)別粒子反彈回來，所以在B位置只能觀察到少數(shù)的閃光，在C、D兩位置能觀察到的閃光次數(shù)極少，故D錯(cuò)，B、C對(duì),借題發(fā)揮 解決粒子散射實(shí)驗(yàn)問題的技巧 (1)熟記裝置及原理 (2)理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn) 核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變 湯姆生的原子模型不能解釋粒子的大角度散射 少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用 絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質(zhì)量、電量都集中在體積很小的核內(nèi),針對(duì)訓(xùn)練1 (單選)(2013·福建高考)在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是 ( ) 答案 C 解析 粒子與原子核相互排斥，A、D錯(cuò)；運(yùn)動(dòng)軌跡與原子核越近，力越大，運(yùn)動(dòng)方向變化越明顯，B錯(cuò)，C對(duì),二、盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型 1內(nèi)容：在原子中心有一個(gè)很小的核，叫原子核原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 2對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋 (1)當(dāng)粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄?，所以絕大多數(shù)粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn) (2)只有當(dāng)粒子十分接近原子核穿過時(shí)，才受到很大的庫侖力作用，偏轉(zhuǎn)角才很大，而這種機(jī)會(huì)很少,(3)如果粒子正對(duì)著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)會(huì)極少，如圖324所示 圖324,3數(shù)量級(jí)：原子的半徑數(shù)量級(jí)為1010 m，原子核半徑的數(shù)量級(jí)為1015 m，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的1015.,【例2】 (單選)下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)中，錯(cuò)誤的是 ( ) A原子中絕大部分是空的，原子核很小 B電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)，向心力為庫侖力 C原子的全部正電荷都集中在原子核里 D原子核的直徑大約為1010 m 答案 D 解析 盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆生模型，盧瑟福提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級(jí)為1015 m，而原子直徑的數(shù)量級(jí)為1010 m，是原子核直徑的十萬倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負(fù)電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉(zhuǎn)，所以本題應(yīng)選D.,針對(duì)訓(xùn)練2 (單選)在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是 ( ) A原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小 的核里 B正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 C原子中存在著帶負(fù)電的電子 D原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的 答案 A 解析 本題考查了學(xué)生對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原子的核式結(jié)構(gòu)關(guān)系的理解原子的核式結(jié)構(gòu)正是建立在粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上的，C、D的說法沒有錯(cuò)，但與題意不符.,