1、2 原子的核式結構模型,一、湯姆孫的原子模型 1.湯姆孫原子模型:湯姆孫于1898年提出了原子模型, 他認為原子是一個_,_彌漫性地_ 在整個球體內,電子_其中,有人形象地把湯姆孫 模型稱為“西瓜模型”或“_模型”。,球體,正電荷,均勻分布,鑲嵌,棗糕,2.粒子散射實驗: (1)實驗裝置。,粒子源,金箔,熒光屏,放大鏡,(2)實驗現象。 _的粒子穿過金箔后,基本上仍沿_ 的方向前進; _粒子發(fā)生了_偏轉;偏轉的角度甚至 _,它們幾乎被“_”。 (3)實驗意義: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,原來,少數,大角度,大于90,撞了回來,核式結構,二、盧瑟福

2、的核式結構模型,1.核式結構模型:1911年由盧瑟福提出,原子中帶正電 的部分體積很小,但幾乎占有全部_,電子在正電體 的外面_。,質量,運動,2.原子核的電荷與尺度:,原子序數,質子,中子,A,10-10m,10-15m,【思考辨析】 1.粒子就是氦原子。() 2.粒子帶有一個單位的正電荷,質量為氫原子質量 的2倍。() 3.粒子散射實驗證實了湯姆孫的棗糕式原子模 型。(),4.原子的質量全部集中在原子核上,原子中所有正電荷都集中在原子核內。() 5.原子核的電荷數等于核中的中子數。() 6.原子半徑數量級是10-10 m。(),提示:1.。粒子是氦原子的原子核。 2.。粒子帶有兩個單位的正

3、電荷,質量為氫原子質量的4倍。 3.。粒子散射實驗中個別粒子的大角度散射,推翻了湯姆孫的棗糕式原子模型。,4.。原子的質量幾乎全部集中在原子核上,核外還有電子。 5.。原子核的電荷數等于核中的質子數。 6.。原子半徑數量級是10-10 m,原子核半徑數量級是10-15m。,知識點一粒子散射實驗探究分析 探究導入: 如圖所示為粒子散射的實驗裝置。,(1)實驗過程中,粒子為什么會發(fā)生大角度散射? (2)從粒子的大角度散射情況,可以推知原子是什么樣的結構?,提示:(1)粒子受到了很大的庫侖力作用,并且這種庫侖力對粒子又不平衡,從而導致粒子發(fā)生大角度散射。 (2)原子中間有一個很小的核,電子在核外運動

4、。,【歸納總結】 1.實驗背景:粒子散射實驗是盧瑟福指導他的學生做的一個著名的物理實驗,實驗的目的是想驗證湯姆孫原子模型的正確性,實驗結果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據。在此基礎上,盧瑟福提出了原子核式結構模型。,2.否定湯姆孫的原子結構模型: (1)質量遠小于原子的電子,對粒子的運動影響完全可以忽略,不應該發(fā)生大角度偏轉。,(2)粒子在穿過原子時,受到各方向正電荷的斥力基本上會相互平衡,對粒子運動方向的影響不會很大,也不應該發(fā)生大角度偏轉。 (3)粒子的大角度偏轉,否定湯姆孫的原子結構模型。,3.大角度偏轉的實驗現象分析: (1)由于電子質量遠小于粒子質量,所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度

5、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。按照湯姆孫原子模型,正電荷在原子內是均勻分布的,粒子穿過原子時,它受到的兩側斥力大部分抵消,因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉,更不能使粒子反向彈回,這與粒子散射實驗相矛盾。,(3)實驗現象表明原子絕大部分是空的,原子的幾乎全部質量和所有正電荷都集中在原子中心的一個很小的核上,否則,粒子大角度散射是不可能的。,4.原子的核式結構模型對粒子散射實驗結果的解釋: (1)當粒子穿過原子時,如果離核較遠,受到原子核的斥力很小,粒子就像穿過“一片空地”一樣,無遮無擋,運動方向改變很小。因為原子核很小,所以絕大多數粒子不發(fā)生偏轉。,(2)只有當粒

6、子十分接近原子核穿過時,才受到很大的庫侖力作用,發(fā)生大角度偏轉,而這種機會很少,所以有少數粒子發(fā)生了大角度偏轉。,(3)如果粒子正對著原子核射來,偏轉角幾乎達到180,這種機會極少,如圖所示,所以極少數粒子的偏轉角度甚至大于90。,【易錯提醒】 (1)粒子與原子核之間的萬有引力遠小于二者之間的庫侖斥力,因而可以忽略不計。 (2)在處理粒子等微觀粒子時一般不計重力。,【典題通關】 考查角度1 粒子散射實驗現象 【典例1】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世紀金榜導學號19892050

7、(),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】選C。粒子散射實驗現象:絕大多數粒子沿原方向前進,少數粒子有大角度散射,所以A處觀察到的粒子數多,B處觀察到的粒子數少,選項A、B錯誤;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,選項D錯誤,C正確。,考查角度2 粒子散射實驗中粒子的受力和能量轉化問題 【典例2】如圖所示,根據粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型。

8、圖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() 世紀金榜導學號19892051,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。粒子從a到b電場力做負功,速度減小,動能減小,電勢能增大。從b到c電場力做正功,粒子的速度增大,動能增大,電勢能減小,加速度應先變大,后變小。正確選項應為C。,【規(guī)律方法】粒子散射實驗中常用的規(guī)律 (1)庫侖定律F= :用來分析粒子和原子核間的相互作用力。 (2)牛頓第二定律:該實驗中粒子只受庫侖力,可

9、根據庫侖力的變化分析加速度的變化。,(3)功能關系:根據庫侖力做功可分析電勢能的變化,也可分析動能的變化。 (4)原子核帶正電,其周圍的電場相當于正點電荷的電場,注意應用其電場線和等勢面的特點。,【過關訓練】 1.X表示金原子核,粒子射向金核被散射,若它們入射時的動能相同,其偏轉軌道可能是圖中的(),【解析】選D。粒子離金核越遠其所受斥力越小,軌道彎曲程度就越小,故選項D正確。,2.(多選)盧瑟福對粒子散射實驗的解釋是() A.使粒子產生偏轉的主要原因是原子中電子對粒子的作用力 B.使粒子產生偏轉的力是庫侖力 C.原子核很小,粒子接近它的機會很小,所以絕大多數的粒子仍沿原來的方向前進 D.能產

10、生大角度偏轉的粒子是穿過原子時離原子核近的粒子,【解析】選B、C、D。原子核帶正電,與粒子之間存在庫侖力,當粒子靠近原子核時受庫侖力而偏轉,電子對它的影響可忽略,故A錯誤,B正確;由于原子核非常小,絕大多數粒子經過時離核較遠,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正確。,【補償訓練】 1.如圖所示是粒子被重核散射時的運動軌跡, 其中不可能存在的軌跡是() A.aB.b C.cD.d,【解析】選C。根據粒子散射實驗現象的解釋,離核越近偏轉越明顯,C軌跡離核較遠,應該偏轉很少,故正確答案為C項。,2.當粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉的過程中,下列說法正確的是(

11、) A.粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力作用 B.粒子一直受到原子核的斥力作用 C.粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用 D.粒子一直受到庫侖斥力,速度一直減小,【解析】選B。粒子與金原子核帶同種電荷,兩者相互排斥,故A、C錯誤,B正確;粒子在靠近金原子核時斥力做負功,速度減小,遠離時做正功,速度增大,故D錯誤。,知識點二原子的核式結構模型與原子核的組成 探究導入: 如圖所示為原子核式結構模型的粒子散射圖景。,(1)為什么絕大多數的粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來運動方向前進? (2)為什么少數的粒子穿過金箔后,發(fā)生了大角度的偏轉?,提示:(1)因為原子核很小,所以絕大

12、多數粒子穿過原子時,離核較遠,受到原子核的斥力很小,基本上仍沿原來運動方向前進。 (2)少數粒子十分接近原子核穿過時,才受到很大的庫侖力作用,發(fā)生大角度偏轉。,【歸納總結】 1.理解建立核式結構模型的要點: (1)核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變。 (2)湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射。,(3)少數粒子發(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、電荷量均比它本身大得多的物體的作用。 (4)絕大多數粒子在穿過金原子層時運動方向沒有明顯變化,說明原子中絕大多數部分是空的。原子的質量電荷量都集中在體積很小的核上。,2.原子的核式結構與原子的棗糕模型的對比:,3.

13、原子內的電荷關系:原子核的電荷數與核外的電子數相等,非常接近原子序數。 4.原子核的組成:原子核由質子和中子組成,原子核的電荷數等于原子核的質子數。 5.原子核的大小:原子的半徑數量級為10-10 m,原子核半徑的數量級為10-15 m,原子核的半徑只相當于原子半徑的十萬分之一,體積只相當于原子體積的10-15。,【典題通關】 【典例】(多選)關于原子核式結構理論說法正確的 是() 世紀金榜導學號19892052,A.是通過發(fā)現電子現象得出來的 B.原子的中心有個核,叫作原子核 C.原子的正電荷均勻分布在整個原子中 D.原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里,帶負電的電子在核外旋轉,【

14、解析】選B、D。原子的核式結構模型是在粒子的散射實驗結果的基礎上提出的,A錯誤。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很小的范圍,稱為原子核,B正確,C錯誤。原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質量,帶負電的電子在核外旋轉,D正確。,【過關訓練】 1.不能用盧瑟福原子核式結構模型得出的結論 是() A.原子中心有一個很小的原子核 B.原子核是由質子和中子組成的 C.原子質量幾乎全部集中在原子核內 D.原子的正電荷全部集中在原子核內,【解析】選B。盧瑟福原子核式結構模型是原子全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子內部一個很小的核上,帶負電的電子繞原子核高速旋轉,質量幾乎忽略不計,所以

15、可以得出選項A、C、D,對于原子核是由質子和中子組成的結論是涉及原子核的結構,與核式結構無關,核式結構說的是原子結構,不是原子核結構,選項B錯。,2.(多選)(2018汕頭高二檢測)關于原子的核式結構模型,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的向心力是原子核對它的庫侖力 C.原子的全部電荷和質量都集中在原子核里 D.原子核的直徑的數量級是10-10 m,【解析】選A、B。因為原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核內,而原子核又很小,所以原子內絕大部分區(qū)域是“空”的,A正確,C錯誤;電子繞原子核做圓周運動時,原子核與電子間的庫侖引力提供向心力,B正確;原子核直徑的數量級是10-15 m,原子直徑的數量級是10-1