第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．領(lǐng)會(huì)電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義。2．了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。3．了解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，知道原子核大小的數(shù)量級(jí)。4．認(rèn)識(shí)原子核式結(jié)構(gòu)模型建立的科學(xué)推理與論證過程?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．陰極射線熒光是由于玻璃受到陰極發(fā)出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線命名為____________。陰極射線知識(shí)點(diǎn)1電子的發(fā)現(xiàn)2．湯姆孫的探究方法及結(jié)論(1)根據(jù)陰極射線在________和________中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶______電的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。(2)換用____________的陰極做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值都________，是氫離子比荷的近兩千倍。(3)結(jié)論：陰極射線粒子帶負(fù)電，其電荷量的大小與氫離子________________，而質(zhì)量比氫離子__________，后來組成陰極射線的粒子被稱為________。電場(chǎng)磁場(chǎng)負(fù)不同材料相同大致

相同

小得多電子3．湯姆孫的進(jìn)一步研究湯姆孫又進(jìn)一步研究了許多新現(xiàn)象，證明了________是原子的組成部分。4．電子的電荷量及電荷量子化(1)電子電荷量：1910年前后由__________通過著名的__________得出，電子電荷量的現(xiàn)代值為e＝_________________。電子密立根油滴實(shí)驗(yàn)1.602×10－19C

e的整數(shù)倍1836

1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)(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)________，__________彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，________鑲嵌在球中。球體知識(shí)點(diǎn)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型正電荷電子(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)裝置：α粒子源、________、放大鏡和__________。②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a．絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后____________的方向前進(jìn)。b．少數(shù)α粒子發(fā)生了__________的偏轉(zhuǎn)。c．極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角____________，甚至有極個(gè)別α粒子被反彈回來。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。金箔熒光屏仍沿原來大角度大于90°

核式結(jié)構(gòu)2．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型核式結(jié)構(gòu)模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個(gè)很小的核，叫________。它集中了原子全部的__________和幾乎全部的________，________在核外空間運(yùn)動(dòng)。原子核正電荷質(zhì)量電子原子核的電荷數(shù)等于核外________數(shù)等于原子序數(shù)，原子核大小的數(shù)量級(jí)為________m，原子大小數(shù)量級(jí)為________m，兩者相差十萬倍之多，可見原子內(nèi)部十分“空曠”。若原子相當(dāng)于一個(gè)立體的足球場(chǎng)的話，則原子核就像足球場(chǎng)中的一粒米。電子知識(shí)點(diǎn)3原子核的電荷與尺度10－15

10－10

思考辨析『判一判』(1)陰極射線本質(zhì)是電磁波。 (

)(2)湯姆孫的棗糕式模型認(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)。 (

)(3)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)α粒子都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)。 (

)×

√

×

(4)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運(yùn)動(dòng)。 (

)(5)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。 (

)(6)對(duì)于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠。

(

)√

×

√

『選一選』(2020·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二月考)在盧瑟福α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)α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是 (

)解析：根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象可知，選C。C

『想一想』如圖所示為湯姆孫的氣體放電管。(1)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場(chǎng)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？(2)在金屬板D1、D2之間單獨(dú)加哪個(gè)方向的磁場(chǎng)，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)？答案：(1)帶負(fù)電(2)垂直紙面向外解析：(1)陰極射線在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，說明射線帶負(fù)電。(2)要使帶負(fù)電的陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，需加垂直紙面向外的磁場(chǎng)。課內(nèi)互動(dòng)探究探究電子的發(fā)現(xiàn)情景導(dǎo)入電子所帶電荷量最早是由美國科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出的。油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶電，油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場(chǎng)中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況。兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力。試分析：(1)如何判定油滴的電性？(2)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢(shì)差U，當(dāng)U＝U0時(shí)，使得某個(gè)質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，則該油滴所帶電荷量q為多少？對(duì)陰極射線管裝置及其射線的理解(1)裝置現(xiàn)象真空玻璃管兩極加上高電壓→玻璃管壁上發(fā)出熒光。(2)德國物理學(xué)家戈德斯坦將陰極發(fā)出的射線命名為陰極射線。要點(diǎn)提煉(3)猜想①陰極射線是一種電磁輻射。②陰極射線是帶電微粒。(4)英國物理學(xué)家湯姆孫讓陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，得知射線帶負(fù)電并測(cè)出了其比荷。(5)密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)”精確測(cè)定了電子的電荷量和電子的質(zhì)量。(6)電子發(fā)現(xiàn)的意義電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子。電子的發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這是人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的一次飛躍，開創(chuàng)了探索原子結(jié)構(gòu)奧秘的新時(shí)代。湯姆孫也由于發(fā)現(xiàn)了電子，不僅榮獲了1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而且被后人譽(yù)為“最先打開通向基本粒子物理學(xué)大門的偉人”。典例1典例剖析1．(多選)(2021·上海市格致中學(xué)高二月考)英國物理學(xué)家湯姆孫通過對(duì)陰極射線的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn) (

)A．陰極射線在電場(chǎng)中偏向正極板一側(cè)B．陰極射線在磁場(chǎng)中受力情況跟正電荷受力情況相同C．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D．湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練AD

解析：陰極射線實(shí)質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場(chǎng)中偏向正極板一側(cè)，選項(xiàng)A正確；由于電子帶負(fù)電，所以其受力情況與正電荷不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在湯姆孫實(shí)驗(yàn)證實(shí)陰極射線就是帶負(fù)電的電子流時(shí)并未得出電子的電荷量，最早測(cè)量電子電荷量的是美國科學(xué)家密立根，選項(xiàng)D正確。探究對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解情景導(dǎo)入如圖所示為α粒子散射的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)過程中，α粒子為什么會(huì)發(fā)生大角度散射？提示：α粒子受到原子核的庫侖力1．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的相關(guān)問題(1)α粒子的實(shí)質(zhì)：α粒子(He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運(yùn)動(dòng)的粒子，實(shí)質(zhì)是氦原子核，帶有兩個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量約為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7300倍。要點(diǎn)提煉(2)實(shí)驗(yàn)裝置。①α粒子源：釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能α粒子，帶兩個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量約為氫原子質(zhì)量的4倍。②金箔：特點(diǎn)是金原子的質(zhì)量大，且易延展成很薄的箔。③放大鏡：能繞金箔在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。④熒光屏：熒光屏裝在放大鏡上。⑤整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程在真空中進(jìn)行。金箔很薄，α粒子穿過原子時(shí)受到各方向電荷斥力基本平衡，對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)影響不會(huì)很大，α粒子很容易穿過。(3)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。帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動(dòng)，以統(tǒng)計(jì)向不同方向散射的α粒子的數(shù)目。(4)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°。如圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。典例2典例剖析下列說法中正確的是 (

)A．在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進(jìn)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α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈C

解題指導(dǎo)：以“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”的現(xiàn)象和核式結(jié)構(gòu)模型入手解答。解析：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，說明大多數(shù)粒子基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠，故A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)極少，說明極少粒子發(fā)生大角度偏折，故B錯(cuò)誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，故C正確；主要原因是α粒子接近金原子核后，因庫侖力作用，且質(zhì)量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯(cuò)誤。2．(2021·福建省永安月考)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是 (

)A．M點(diǎn)

B．N點(diǎn)C．P點(diǎn)

D．Q點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練C

解析：α粒子與重金屬原子核之間的庫侖力提供α粒子的加速度，方向沿α粒子與原子核的連線且指向α粒子，則四個(gè)選項(xiàng)中只有P點(diǎn)處的加速度方向符合實(shí)際，故C項(xiàng)正確。探究原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子核的組成情景導(dǎo)入如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景。(1)為什么絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來運(yùn)動(dòng)方向前進(jìn)？(2)為什么少數(shù)的α粒子穿過金箔后，發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)？提示：(1)當(dāng)α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，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運(yùn)動(dòng)方向改變很小，因?yàn)樵雍撕苄。越^大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)只有當(dāng)α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α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。1．原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的對(duì)比要點(diǎn)提煉核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲?，正電荷集中在一個(gè)很小的核里原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)2．原子內(nèi)的電荷關(guān)系原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等，等于原子序數(shù)。3．原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。4．原子核的大小原子的直徑數(shù)量級(jí)為10－10m，原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，原子核的直徑只相當(dāng)于原子直徑的十萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的10－15。

(多選)關(guān)于盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是 (

)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)的向心力是原子核對(duì)它的庫侖力C．原子的全部電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D．原子核的直徑的數(shù)量級(jí)是10－10m解題指導(dǎo)：正確理解盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型是解題關(guān)鍵。典例3典例剖析AB

解析：因?yàn)樵拥娜空姾珊蛶缀跞抠|(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，而原子核又很小，所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的，A正確，C錯(cuò)誤；電子繞原子核的圓周運(yùn)動(dòng)是原子核與電子間的庫侖引力提供向心力，B正確；原子核直徑的數(shù)量級(jí)是10－15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，D錯(cuò)誤。3．(多選)下列關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論說法正確的是 (

)A．是通過發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來的B．原子的中心有個(gè)核，叫作原子核C．原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中D．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)電的電子在核外旋轉(zhuǎn)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練BD

解析：原子的核式結(jié)構(gòu)模型是在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上提出的，A錯(cuò)誤；原子中絕大部分是空的，帶正電的部分集中在原子中心一個(gè)很小的范圍，稱為原子核，B正確，C錯(cuò)誤；原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，帶負(fù)電的電子在核外旋轉(zhuǎn)，D正確。核心素養(yǎng)提升α粒子散射過程中的受力及能量轉(zhuǎn)化情況2．庫侖力對(duì)α粒子的做功情況(1)當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)，庫侖力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。(2)當(dāng)α粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，庫侖力做正功，電勢(shì)能減小。3．α粒子的能量轉(zhuǎn)化情況僅有庫侖力做功，能量只在電勢(shì)能和動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)化，而總能量保持不變。案例答案：2.7×10－14m課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．(2021·安徽銅陵一中高二下學(xué)期期中)下列說法錯(cuò)誤的是 (

)A．電子是原子的組成部分B．電子電荷的精確測(cè)定最早是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)的C．電子電荷的數(shù)值約為1.602×10－19CD．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷D

解析：電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的，選項(xiàng)A正確；電子電荷的精確測(cè)定是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的，其測(cè)得電子電荷的值約為1.602×10－19C，選項(xiàng)BC正確；電子的電荷量與質(zhì)量的比值稱為電子的比荷，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2021·貴州安順平壩一中高二下月考)下列能正確反映盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是 (

)D

解析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：離金原子核遠(yuǎn)的α粒子偏轉(zhuǎn)角度小，離金原子核近的α粒子偏轉(zhuǎn)角度大；少數(shù)α粒子發(fā)生大的偏折，極少數(shù)α粒子可能沿原方向彈回，故D正確，ABC錯(cuò)誤。3．(2021·云南省下關(guān)第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)人們?cè)谘芯吭咏Y(jié)構(gòu)時(shí)提出過許多模型，其中比較有名