高中物理 第3章 原子世界探秘 3.2 原子模型的提出學(xué)案 滬科版選修35

1、3.2原子模型的提出學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2記住盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容3知道原子和原子核大小的數(shù)量級(jí)。重點(diǎn)：粒子散射實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論。難點(diǎn)：利用核式結(jié)構(gòu)解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)。一、湯姆生模型棗糕模型是湯姆生于1904年提出的，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕上的棗子一樣嵌在球中。湯姆生的模型是第一個(gè)有一定科學(xué)依據(jù)的原子結(jié)構(gòu)模型。二、出人意料的結(jié)果1實(shí)驗(yàn)方法：用由放射源射出的粒子束轟擊金箔，利用熒光屏接收、探測(cè)通過(guò)金箔后的粒子分布情況。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；有少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，有的粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90

2、76;，極少數(shù)粒子甚至被彈回。預(yù)習(xí)交流1做粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要用金箔？答案：一是金原子的質(zhì)量、電荷比粒子的質(zhì)量和電荷大得多，粒子靠近金原子核時(shí)受的作用力比較大，粒子容易偏轉(zhuǎn)；二是金的延展性比較好，可以做得很薄，接近單原子層。三、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。預(yù)習(xí)交流2在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，偏轉(zhuǎn)角大的粒子與偏轉(zhuǎn)角小的粒子相比，哪種粒子離金原子核近？答案：偏轉(zhuǎn)角大的粒子離金原子核近。因?yàn)殡x原子核越近，粒子受到的庫(kù)侖斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度就越大。四、原子核的電荷與尺度1原子內(nèi)的電荷關(guān)系：各種

3、元素的原子核的電荷數(shù)非常接近它們的原子序數(shù)。2原子核的大?。涸雍税霃降臄?shù)量級(jí)為1015 m，原子半徑的數(shù)量級(jí)為1010 m。一、粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置是怎樣的？實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)有哪些？答案：1.實(shí)驗(yàn)裝置（如圖）由放射源、金箔、熒光屏等組成。2實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程需在真空中進(jìn)行。（2）粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，粒子才能很容易穿過(guò)。（3）實(shí)驗(yàn)中用的是金箔而不是鋁箔，這是因?yàn)榻鸬脑有驍?shù)大，可以使粒子與金核間產(chǎn)生較大的庫(kù)侖力，偏轉(zhuǎn)明顯；另外金的延展性好，容易做成極薄的金箔。盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的根據(jù)是粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)粒子（）。a全部穿過(guò)或發(fā)生很小

4、偏轉(zhuǎn)b絕大多數(shù)穿過(guò)，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回c絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過(guò)d全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)答案：b解析：在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，有少數(shù)粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，有的粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)了90°，極少數(shù)粒子甚至被反彈回來(lái)。分析粒子散射實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)要點(diǎn)1熟記裝置及原理粒子散射實(shí)驗(yàn)是一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、現(xiàn)象、現(xiàn)象分析、結(jié)論都必須弄明白，才能順利解答有關(guān)問(wèn)題。2理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)湯姆生模型不能解釋粒子的大角度散射。核外電子不會(huì)使粒子的速度發(fā)生明顯改變。少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些粒子在原子

5、中的某個(gè)很小范圍內(nèi)受到較大的作用力，在這個(gè)范圍內(nèi)集中的質(zhì)量、電荷量均比粒子大得多。絕大多數(shù)粒子在穿過(guò)金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明原子中絕大部分是空的。原子的質(zhì)量、電荷量都集中在體積很小的核上。二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)是如何解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)的？答案：（1）當(dāng)粒子穿過(guò)原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到原子核的庫(kù)侖斥力小，粒子就像穿過(guò)“一片空地”一樣，無(wú)遮無(wú)擋，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）只要當(dāng)粒子十分接近原子核穿過(guò)時(shí)，才受到很大的庫(kù)侖斥力作用，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(lái)，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°，這種機(jī)

6、會(huì)極少，如圖所示。盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有（）。a原子的中心有個(gè)核，叫原子核b原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中c原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里d帶負(fù)電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn)答案：acd解析：盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容是：在原子的中心有一個(gè)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)，由此可見(jiàn)，b錯(cuò)，a、c、d正確。粒子散射實(shí)驗(yàn)中常用的規(guī)律（1）庫(kù)侖定律：fk，用來(lái)分析粒子和原子核間的相互作用力。（2）牛頓第二定律：該實(shí)驗(yàn)中粒子只受庫(kù)侖力，可根據(jù)庫(kù)侖力的變化分析加速度的變化。（3）功能關(guān)系：根據(jù)庫(kù)侖力做功，

7、可分析動(dòng)能的變化，也能分析電勢(shì)能的變化。（4）原子核帶正電，其周圍的電場(chǎng)相當(dāng)于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，注意應(yīng)用其電場(chǎng)線和等勢(shì)面的特點(diǎn)。1在粒子的散射實(shí)驗(yàn)中，并沒(méi)有考慮粒子跟電子碰撞所產(chǎn)生的效果，這是由于（）。a粒子跟電子相碰時(shí)，損失的動(dòng)量很小，可忽略b電子體積實(shí)在太小，粒子完全碰不到c粒子跟各電子碰撞的效果互相抵消d由于電子是均勻分布的，粒子受電子作用力的合力為零答案：a解析：少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射的原因僅是因?yàn)樗蛶д姷脑雍酥g強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力的作用，而粒子碰撞到電子上好像飛行中的子彈碰到塵埃上，幾乎不受影響。2在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，引起粒子散射的力量是（）。a萬(wàn)有引力b電場(chǎng)力c磁場(chǎng)力d強(qiáng)相互作用力答

8、案：b3在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）。a原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上b正電荷在原子中是均勻分布的c原子中存在著帶負(fù)電的電子d金箔中的金原子間存在很大的空隙，只有極少數(shù)碰到金原子答案：a4粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮金原子核外電子與粒子的碰撞的影響，是因?yàn)椋ǎ?。a粒子與核外電子根本就無(wú)相互作用力b因?yàn)楹送怆娮邮蔷鶆蚍植嫉?，故電子?duì)粒子的合力為0c粒子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，故粒子與電子碰撞時(shí)，粒子的速度基本上不受影響d電子體積很小，粒子根本就碰不到答案：c解析：粒子與電子間存在庫(kù)侖引力，故a錯(cuò)。盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)說(shuō)明核在中心，電子在外繞其運(yùn)動(dòng)，而不是均勻分布，故b錯(cuò)。粒子與電子的碰撞遵循動(dòng)量守恒定律，mme時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)基本不受影響，因此c正確。粒子與電子碰撞的幾率小，但并不是碰不到，故d錯(cuò)。5在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子最接近金原子核時(shí)，粒子符合下列哪些情況（）。a動(dòng)能最小b勢(shì)能最小c粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小d所受原子核庫(kù)侖斥力最大答案：ad6edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f2351dd815ff33