《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》.ppt

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18 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 教學(xué)目標(biāo) 1 知識與技能 1 了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù) 2 知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗現(xiàn)象 及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容 2 過程與方法 1 通過對粒子散射實驗結(jié)果的討論與交流 培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力 2 通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立 體會建立模型研究物理問題的方法 理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用 3 了解研究微觀現(xiàn)象 3 情感 態(tài)度與價值觀 1 通過對原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí) 感受科學(xué)家們細(xì)致 敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威 尊重事實 尊重科學(xué)的科學(xué)精神 2 通過對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識的不斷深入 使學(xué)生認(rèn)識到人類對微觀世界的認(rèn)識是不斷擴(kuò)大和加深的 領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對科學(xué)發(fā)展的重要意義 教學(xué)重點 1 引導(dǎo)學(xué)生自主思考討論在于對粒子散射實驗的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式結(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的碰撞方法 教學(xué)難點 引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對粒子散射實驗的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型 得出原子的核式結(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 原子復(fù)雜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程 1897年發(fā)現(xiàn)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 設(shè)想 1 公元前五世紀(jì) 希臘哲學(xué)家提出物質(zhì)是由不可分割的微粒 叫原子 組成 2 100多年前 化學(xué)反應(yīng)中原子的種類和數(shù)目不變 化學(xué)上倍比定律的發(fā)現(xiàn)等證實了物質(zhì)的原子性結(jié)構(gòu) 認(rèn)為原子是不可再分的 物質(zhì)是由原子組成的 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 19世紀(jì)是電磁學(xué)大發(fā)展的時期 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 成了亟待解決的問題 同時 電氣照明也吸引了許多科學(xué)家的注意 這些問題都涉及低壓氣體放電現(xiàn)象 于是 人們競相研究與低壓氣體發(fā)電現(xiàn)象有關(guān)的問題 陰極射線是低壓氣體放電過程中出現(xiàn)的一種奇特現(xiàn)象 對其本性的研究導(dǎo)致了英國學(xué)派的微粒說和德國學(xué)派的以太論 電子的發(fā)現(xiàn) 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)現(xiàn)的 從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場加速下形成的電子流 陰極可以是冷的也可以是熱的 電子通過外加電場的場致發(fā)射 殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發(fā)射過程從陰極射出 陰極射線 1897年J J 湯姆孫根據(jù)放電管中的陰極射線在電磁場和磁場作用下的軌跡確定陰極射線中的粒子帶負(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)現(xiàn)電子 12年后R A 密立根用油滴實驗測出了電子的電荷 電子的發(fā)現(xiàn) 1856 1940英國劍橋大學(xué)實驗物理學(xué)家 電子的發(fā)現(xiàn) 湯姆孫 1 測陰極射線的電荷 2 使陰極射線在靜電場中偏轉(zhuǎn) 陰極射線應(yīng)用 電子示波器中的示波管 電視的顯像管 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的某些物質(zhì) 如硫化鋅發(fā)熒光的性質(zhì)工作的 高速的陰極射線打在某些金屬靶極上能產(chǎn)生X射線 可用于研究物質(zhì)的晶體結(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)有三項重大的實驗發(fā)現(xiàn) 這就是X射線 放射性和電子 電子的發(fā)現(xiàn)具有更偉大的意義 因為這一事件使人們認(rèn)識到自然界還有比原子更小的實物 電子的發(fā)現(xiàn)打開了通向原子物理學(xué)的大門 人們開始研究原子的結(jié)構(gòu) 電子的發(fā)現(xiàn)之旅 陰極射線 湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子 倫琴發(fā)現(xiàn)X射線 原子可以分割 無論哪種材料作為陰極產(chǎn)生的粒子質(zhì)量電荷相同 說明它們是原子的組成部分 粒子質(zhì)量小于氫原子的千分之一 A K 湯姆孫的原子模型 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 湯姆孫的原子模型 棗糕模型 粒子散射實驗 盧瑟福 著名的粒子散射實驗 湯姆孫模型預(yù)言的 粒子散射實驗的結(jié)果是怎樣的 湯姆孫模型預(yù)言的 粒子散射實驗的結(jié)果是怎樣的 正電荷在原子內(nèi)部均勻分布 粒子穿過原子時 由于粒子兩側(cè)正電荷對它的斥力大部分互相抵消 使 粒子偏轉(zhuǎn)的力不會很大 實驗結(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) 甚至偏角超過900 結(jié)果分析 電子能否使 粒子大角度偏轉(zhuǎn) 1微米厚的金箔內(nèi)含3000層原子層 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔仍沿原方向前進(jìn)說明什么 少數(shù) 粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的 原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 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)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn) 根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型 原子內(nèi)部是十分 空曠 的 舉一個簡單的例子 原子核的電荷和大小 根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和 粒子散射的實驗數(shù)據(jù) 可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù) 還可以估計出原子核的大小 1 原子的半徑約為10 10米 原子核半徑約是10 14米 原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一 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)的原子序數(shù)相等 3 電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力就是核對它的庫侖力 反饋練習(xí) 1 在用 粒子轟擊金箔的實驗中 盧瑟福觀察到的 粒子的運動情況是A 全部 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)B 絕大多數(shù) 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(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) 粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn) 絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn) 甚至被彈回D 全部 粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 答案 B 2 盧瑟福 粒子散射實驗的結(jié)果A 證明了質(zhì)子的存在B 證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C 說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核上D 說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動 答案 C 3 當(dāng) 粒子被重核散射時 如圖所示的運動軌跡哪些是不可能存在的 答案 BC