高三物理：22《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》課件(魯科版選修3-5)

1、原子的核式結(jié)構(gòu)模型電子的發(fā)現(xiàn)之旅陰極射線發(fā)現(xiàn)電子n原子可以分割。n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。n粒子質(zhì)量小于氫原子的千分之一。 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，電子是原子的一部分而湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，電子是原子的一部分而且?guī)ж?fù)點(diǎn)。而且原子呈電中性，原子內(nèi)還且?guī)ж?fù)點(diǎn)。而且原子呈電中性，原子內(nèi)還有帶正電部分。原子內(nèi)部既有正電荷又有有帶正電部分。原子內(nèi)部既有正電荷又有負(fù)電荷，它會(huì)具有有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？負(fù)電荷，它會(huì)具有有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？ 如果你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家會(huì)有怎樣的猜想？如果你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家會(huì)有怎樣的猜想？（請(qǐng)同學(xué)們大膽的假設(shè)）（請(qǐng)同學(xué)們大膽的假設(shè)）湯姆孫的原子模型：湯姆孫

2、的原子模型： 原子是一個(gè)球體，正電荷原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布均勻分布在在整個(gè)球體內(nèi)，電子整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌鑲嵌其中。其中。湯姆孫的原子模型湯姆孫的原子模型棗糕模型棗糕模型 放射源：放射性元素鐳置于鉛盒內(nèi)，只開一個(gè)小孔，使放射源：放射性元素鐳置于鉛盒內(nèi)，只開一個(gè)小孔，使 粒子只沿一個(gè)確定方向高速出來，粒子只沿一個(gè)確定方向高速出來， 粒子具有足夠的能量，粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心，還可以使熒光物質(zhì)發(fā)光?？梢越咏又行?，還可以使熒光物質(zhì)發(fā)光。 金箔：金的延展性很好，可薄到金箔：金的延展性很好，可薄到1微米（大概微米（大概3000層原子層原子 厚度）厚度） 顯微鏡：可繞金箔轉(zhuǎn)動(dòng)，起

3、放大作用，更容易觀察顯微鏡：可繞金箔轉(zhuǎn)動(dòng)，起放大作用，更容易觀察 熒光屏：裝在顯微鏡上，熒光屏：裝在顯微鏡上， 粒子打在上面可發(fā)出熒光粒子打在上面可發(fā)出熒光 整個(gè)裝置置于一抽成真空的容器中（為了減小空氣分子對(duì)整個(gè)裝置置于一抽成真空的容器中（為了減小空氣分子對(duì)粒子的阻礙作用）。粒子的阻礙作用）。 盧瑟福就準(zhǔn)備用盧瑟福就準(zhǔn)備用粒子來轟擊金箔中的原子，用帶有熒光粒子來轟擊金箔中的原子，用帶有熒光屏的顯微鏡觀察看有什么現(xiàn)象發(fā)生。屏的顯微鏡觀察看有什么現(xiàn)象發(fā)生。請(qǐng)觀看動(dòng)畫請(qǐng)觀看動(dòng)畫粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù) 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中盧瑟福和他的學(xué)生共記錄下十萬次以上的閃光照片，才發(fā)現(xiàn)了少數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。這一方面向我

4、們展示了科學(xué)家們的鍥而不舍、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，同時(shí)也告訴我們，在任何成功的背后都付出巨大的艱辛！ 散射角 15度30度45度60度75度105度120度180度閃爍數(shù) 132000 7800 1435 477 211695123粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)散射角 15度30度45度60度75度105度120度180度閃爍數(shù) 132000 7800 1435 477 211695123實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用科學(xué)語言表述實(shí)驗(yàn)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用科學(xué)語言表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果：結(jié)果：絕大多數(shù)絕大多數(shù)沿原來的方向前進(jìn)少數(shù)少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)極少數(shù)極少數(shù)甚至被彈回。實(shí)驗(yàn)反質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)反質(zhì)疑 按照湯姆生原子模型來

5、分析，粒子轟擊金箔后會(huì)出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)嗎？ 電子能否使粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)？（粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7000多倍） 正電荷有沒有可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？（湯姆遜模型中的正電荷是均勻分布的）請(qǐng)同學(xué)們分組討論！按照湯姆生原子模型來分析，按照湯姆生原子模型來分析，粒子轟擊金粒子轟擊金箔后絕不會(huì)出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)！箔后絕不會(huì)出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)！湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型準(zhǔn)確嗎？為什么？湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型準(zhǔn)確嗎？為什么？ 盧瑟福的困惑盧瑟福的困惑 盧瑟福當(dāng)時(shí)也感到十分驚奇，根據(jù)湯姆生盧瑟福當(dāng)時(shí)也感到十分驚奇，根據(jù)湯姆生模型，原子質(zhì)量均勻分布在原子內(nèi)。而這模型，原子質(zhì)量均勻分布在原子內(nèi)。而這樣分散的質(zhì)量是無法使運(yùn)動(dòng)

6、得很快，具有樣分散的質(zhì)量是無法使運(yùn)動(dòng)得很快，具有很大動(dòng)能的很大動(dòng)能的粒子往回散射的，就和粒子往回散射的，就和“一枚一枚炮彈打在一張紙上又被反射回來打到自己炮彈打在一張紙上又被反射回來打到自己身上身上”一樣不可置信。一樣不可置信。 面對(duì)“棗糕模型”無法解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。你又會(huì)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出什么樣的疑問呢？做出什么樣的假設(shè)？ 小組討論、小組間互相提問。思考：（1） 粒子為什么會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)？粒子為什么會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)？ 肯定是力的原因?？隙ㄊ橇Φ脑?。（2）誰對(duì)它的力，是負(fù)電荷嗎？）誰對(duì)它的力，是負(fù)電荷嗎？不是，負(fù)電荷質(zhì)量太小不會(huì)讓不是，負(fù)電荷質(zhì)量太小不會(huì)讓粒子彈回。那就只有粒子

7、彈回。那就只有正電荷部分。而正電荷部分又不能像棗糕模型一樣正電荷部分。而正電荷部分又不能像棗糕模型一樣均勻分布，那就只能集中。均勻分布，那就只能集中。（3） 粒子會(huì)反彈回去，從碰撞的角度分析是什么原因？粒子會(huì)反彈回去，從碰撞的角度分析是什么原因？說明說明“碰到碰到”的這個(gè)帶正電的部分質(zhì)量很大！的這個(gè)帶正電的部分質(zhì)量很大?。?）絕大部分）絕大部分粒子沒有偏轉(zhuǎn)是什么原因？少數(shù)粒子沒有偏轉(zhuǎn)是什么原因？少數(shù)粒粒子較大偏轉(zhuǎn)又是什么原因？子較大偏轉(zhuǎn)又是什么原因？說明原子內(nèi)部是很說明原子內(nèi)部是很“空曠空曠”的。所帶正電和質(zhì)量的。所帶正電和質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域，構(gòu)成一個(gè)都集中在很小的區(qū)域，構(gòu)成一個(gè)“核核”。

8、（5）電子怎么辦？靜止不動(dòng)嗎？）電子怎么辦？靜止不動(dòng)嗎？電子不能靜止不動(dòng)，這樣原子結(jié)構(gòu)不會(huì)穩(wěn)定?？上筇祗w運(yùn)動(dòng)電子不能靜止不動(dòng)，這樣原子結(jié)構(gòu)不會(huì)穩(wěn)定。可象天體運(yùn)動(dòng)一樣圍繞中間的核旋轉(zhuǎn)。一樣圍繞中間的核旋轉(zhuǎn)。讓正電荷對(duì)它的吸引力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。（宏觀宇讓正電荷對(duì)它的吸引力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。（宏觀宇宙與微觀宇宙的統(tǒng)一）宙與微觀宇宙的統(tǒng)一）（6）請(qǐng)你畫出你認(rèn)為的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)）請(qǐng)你畫出你認(rèn)為的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu) 原子核式結(jié)構(gòu)模型原子核式結(jié)構(gòu)模型 1核式結(jié)構(gòu)核式結(jié)構(gòu) 原子有一個(gè)很小的核，它集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，電子在核外巨大的空間繞核運(yùn)動(dòng)2反解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象核式結(jié)構(gòu)模型可

9、解釋核式結(jié)構(gòu)模型可解釋粒子散射粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象！實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象！原子內(nèi)部到底有多原子內(nèi)部到底有多“空空”？ 根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和根據(jù)盧瑟福的原子核式模型和粒子散射的實(shí)驗(yàn)粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出各種元素原子核的電荷數(shù)，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(jì)出原子核的大小。還可以估計(jì)出原子核的大小。 原子的半徑約為原子的半徑約為10-10米米 原子核半徑約是原子核半徑約是10-14米米 原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一！原子核的體積只占原子的體積的萬億分之一！ 舉一個(gè)簡單的例子：舉一個(gè)簡單的例子：體育場(chǎng)原子原子核隨堂訓(xùn)練 1、在用、在用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察粒

10、子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察 到的到的粒子的運(yùn)動(dòng)情況是粒子的運(yùn)動(dòng)情況是 A、全部、全部粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)進(jìn) B、絕大多數(shù)、絕大多數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方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)、少數(shù)粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前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)，甚至被彈回進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回 D、全部、全部粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)答案：答案：B2、盧瑟福、盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果A、證明了質(zhì)子的存在、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、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