高中物理 第3章 第2節(jié) 原子的結構課件 粵教版選修3-5.ppt

第二節(jié)原子的結構 第三章原子結構之謎 欄目鏈接 學習目標 1 了解 粒子散射實驗的實驗器材 實驗原理和實驗現(xiàn)象 2 知道盧瑟福的原子核式結構的主要內容 3 知道原子和原子核大小的數(shù)量級 原子和原子核的組成及帶電情況 欄目鏈接 粒子散射實驗 閱讀課本 粒子散射實驗 回答下列問題 1 粒子散射實驗裝置由幾部分組成 2 粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象是什么 提示 1 實驗裝置 欄目鏈接 2 粒子散射實驗的實驗現(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 但有少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉 偏轉的角度甚至大于90 1 實驗裝置 如圖所示 欄目鏈接 放射源 釋放 粒子 金箔 靶子 顯微鏡熒光屏 可轉動 用于觀察 2 實驗過程 粒子從鉛盒射出 經過一條細通道 形成細射線穿過金箔后打在熒光屏上產生閃光 用可轉動的顯微鏡從不同角度進行觀察 3 實驗現(xiàn)象 1 粒子通過金箔時 絕大多數(shù)不發(fā)生偏轉 仍沿原來的方向前進 2 少數(shù)發(fā)生較大的偏轉 極少數(shù)偏轉角超過90 3 有的甚至被彈回 偏轉幾乎達到180 欄目鏈接 4 實驗分析 1 由于電子質量遠小于 粒子質量 所以二者發(fā)生碰撞時電子不可能使 粒子發(fā)生大角度偏轉 2 使 粒子發(fā)生大角度偏轉的只能是原子中帶正電的部分 按照湯姆生的原子模型 正電荷在原子內是均勻分布的 粒子穿過原子時 它受到兩側的斥力大部分抵消 因而也不可能使 粒子發(fā)生大角度偏轉 更不可能使 粒子反向彈回 這與 粒子的散射實驗的現(xiàn)象矛盾 3 現(xiàn)象說明原子絕大部分是空的 除非原子的幾乎全部質量和正電荷都集中在原子中心的一個很小的核上 否則 粒子的大角度散射是不可能的 欄目鏈接 5 注意 1 整個實驗過程在真空中進行 且金箔很薄 粒子很容易穿過 2 粒子散射實驗否定了湯姆生的原子結構模型 提出了原子的核式結構模型 如圖所示為盧瑟福 粒子散射實驗裝置的示意圖 圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動 通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察 粒子在各個角度的散射情況 下列說法中正確的是 欄目鏈接 A 在圖中的A B兩位置分別進行觀察 相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B 在圖中的B位置進行觀察 屏上觀察不到任何閃光C 盧瑟福選用不同金屬箔片作為 粒子散射的靶 觀察到的實驗結果基本相似D 粒子發(fā)生散射的主要原因是 粒子撞擊到金箔原子后產生的反彈解析 粒子散射實驗現(xiàn)象 絕大多數(shù) 粒子沿原方向前進 少數(shù) 粒子有大角度散射 所以A處觀察到的粒子多 B處觀察到的粒子少 所以選項A B錯誤 欄目鏈接 粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用 所以選項D錯誤 C正確 答案 C方法總結 對 粒子散射實驗題的解法 1 熟記裝置及原理 粒子散射實驗是一個非常重要的實驗 因此對實驗器材 現(xiàn)象 現(xiàn)象分析 結論都必須弄明白 才能順利解答有關問題 2 理解建立核式結構模型的要點 核外電子不會使 粒子的速度發(fā)生明顯改變 湯姆生模型不能解釋 粒子的大角度散射 欄目鏈接 少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉 甚至反彈回來 表明這些 粒子在原子中的某個地方受到了質量 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運動方向沒有明顯變化 說明原子中絕大部分是空的 原子的質量 電量都集中在體積很小的核上 C 絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉 甚至被彈回 只有少數(shù)穿過D 全部發(fā)生很大的偏轉解析 粒子散射后 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進 但少數(shù) 粒子發(fā)生了較大的偏轉 并且有極少數(shù) 粒子的偏轉超過了90 有的甚至幾乎達到180 課堂訓練1 盧瑟福在用 粒子轟擊金箔的實驗中發(fā)現(xiàn) 粒子 B A 全部穿過或發(fā)生很小的偏轉B 絕大多數(shù)穿過 只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉甚至極少數(shù)被彈回 原子的核式結構 如圖所示為盧瑟福的 散射實驗的實驗裝置 由放射源 金箔 熒光屏等組成 欄目鏈接 說明 整個實驗過程在真空中進行 R是被鉛塊包圍的 粒子源 F為很薄的金箔 粒子 42He核 很容易穿過 M為放大鏡 且能繞水平內轉動金箔 S為熒光屏 試觀察其實驗現(xiàn)象與結果 提示 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后 基本上仍沿原來的方向前進 但有少數(shù) 粒子發(fā)生了較大角度的偏轉 偏轉角甚至超過90 也就是說它們幾乎被反彈回來 欄目鏈接 1 原子的核式結構模型的內容 原子的中心有一個帶正電的原子核 它幾乎集中了原子的全部質量 而電子則在核外空間繞核旋轉 2 對 粒子散射實驗的解釋 1 按照該模型 由于原子核很小 大部分 粒子穿過金箔時都離核很遠 受到的庫侖斥力很小 它們的運動幾乎不受影響 2 極少數(shù)的 粒子從原子核附近飛過 受到的庫侖斥力很大 從而發(fā)生大角度的偏轉 3 極個別的 粒子正對著原子核射來 受到的庫侖斥力最大 偏轉角幾乎達到180 欄目鏈接 如圖所示 3 原子核的電荷與尺度 1 原子內的電荷關系 原子核的電荷數(shù)等于核外電子數(shù) 非常接近于它們的原子序數(shù) 2 原子核的大小 原子核半徑的數(shù)量級為m 原子半徑的數(shù)量級為m 兩者相差十萬倍之多 可見原子內部十分 空曠 4 注意 1 使 粒子發(fā)生偏轉的是原子核對它的庫侖斥力 粒子離原子核越近 庫侖力越大 粒子的加速度越大 反之則越小 2 粒子與原子核間的萬有引力遠小于兩者間的庫侖力 因而可以忽略不計 并且處理 粒子等微觀粒子時一般不計重力 盧瑟福通過對 粒子散射實驗結果的分析 提出 A 原子的核式結構模型B 原子核內有中子存在C 電子是原子的組成部分D 原子核是由質子和中子組成的 解析 粒子散射實驗的結果是大部分 粒子沿原來方向前進 少部分發(fā)生大角度偏轉 極少數(shù)偏轉角超過90 甚至達到180 說明原子幾乎全部質量與全部正電荷都集中在一個很小的核上 據(jù)此盧瑟福提出了原子的核式結構模型 答案 A 課堂訓練 2 下列對原子結構的認識中 不正確的是 D A 原子中絕大部分是空的 原子核很小B 電子在核外旋轉 庫侖力提供向心力C 原子的全部正電荷都集中在原子核里D 原子核的直徑大約是m解析 原子由位于原子中的帶正電的原子核和核外帶負電的電子構成 電子在核外繞核高速旋轉 庫侖力提供向心力 由此可判定B C正確 根據(jù) 粒子散射實驗知原子核半徑數(shù)量級為m 而原子半徑的數(shù)量級為m 故A正確 D錯誤