原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1、歷史背景：歷史背景：1、公元前五世紀、公元前五世紀 希臘哲學家德謨克利特指出物質(zhì)是由不可分希臘哲學家德謨克利特指出物質(zhì)是由不可分割的微粒（叫原子）組成。割的微粒（叫原子）組成。2、1718世紀世紀 道爾頓道爾頓 提出了近代原子學說提出了近代原子學說3、19世紀末世紀末 原子是組成物質(zhì)的最小微粒。人們通過化學原子是組成物質(zhì)的最小微粒。人們通過化學反應的事實證實了物質(zhì)的原子性結(jié)構(gòu)，認為原子反應的事實證實了物質(zhì)的原子性結(jié)構(gòu)，認為原子是組成物質(zhì)最小微粒是組成物質(zhì)最小微粒4、1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子導入新課導入新課 湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子之后，對于原子湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子之后，對于原子中正負電荷的分布

2、情況進行了進一步中正負電荷的分布情況進行了進一步的探究，提出了許多模型，比如，原的探究，提出了許多模型，比如，原子是一個球體，正電荷彌漫性的均勻子是一個球體，正電荷彌漫性的均勻分布整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中形象分布整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中形象的稱為的稱為“西瓜模型西瓜模型”或或“棗糕模型棗糕模型”。原子原子 ( (中性中性) )電子電子( (一一) )正電荷正電荷? ?設想設想湯姆生原子模型湯姆生原子模型西瓜模型西瓜模型棗糕模型棗糕模型 在湯姆生的原子在湯姆生的原子模型中，原子是一個模型中，原子是一個球體；正電核均勻分球體；正電核均勻分布在整個球內(nèi)，而電布在整個球內(nèi)，而電子就象葡萄干鑲嵌在子就象

3、葡萄干鑲嵌在蛋糕里那樣鑲嵌在原蛋糕里那樣鑲嵌在原子里面子里面電子電子正電荷正電荷第十八章原子結(jié)構(gòu)第十八章原子結(jié)構(gòu) 通過對通過對粒子散射實驗結(jié)果的討論與交粒子散射實驗結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學生對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)流，培養(yǎng)學生對現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力。論的邏輯推理能力。 通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會建立模通過核式結(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發(fā)展過程中的作用?；捌湓谖锢韺W發(fā)展過程中的作用。 了解研究微觀現(xiàn)象。了解研究微觀現(xiàn)象。2 2、過程與方法觀、過程與方法觀 了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史

4、過程及各了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)。種模型建立的依據(jù)。 知道知道粒子散射實驗的實驗方法和實驗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?，F(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。教學目標教學目標1 1、知識與技能、知識與技能 通過對原子模型演變的歷史的學習，感受通過對原子模型演變的歷史的學習，感受科學家們細致、敏銳的科學態(tài)度和不畏權威、科學家們細致、敏銳的科學態(tài)度和不畏權威、尊重事實、尊重科學的科學精神。尊重事實、尊重科學的科學精神。 通過對原子結(jié)構(gòu)的認識的不斷深入，使學通過對原子結(jié)構(gòu)的認識的不斷深入，使學生認識到人類對微觀世界的認識是不斷擴大和生認識到人

5、類對微觀世界的認識是不斷擴大和加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用加深的，領悟和感受科學研究方法的正確使用對科學發(fā)展的重要意義。對科學發(fā)展的重要意義。3 3、情感態(tài)度與價值觀、情感態(tài)度與價值觀重點重點 引導學生小組自主思考討論在于對粒子散引導學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，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)。得出原子的核式結(jié)構(gòu)。難點難點 引導學生小組自主思考討論在于對引導學生小組自主思考討論在于對粒子粒子散射實驗的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，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)。得出原子的核式結(jié)構(gòu)。

6、教學重難點教學重難點 在教學中滲透和讓學生體會物理學研究方在教學中滲透和讓學生體會物理學研究方法，滲透三個物理學方法：模型方法，黑箱法，滲透三個物理學方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法；方法和微觀粒子的碰撞方法；本節(jié)導航本節(jié)導航一、一、 粒子散射實驗粒子散射實驗二、原子核的電荷與尺度二、原子核的電荷與尺度一、一、粒子散射實驗粒子散射實驗 盧瑟福（盧瑟福（Lusefu），），在他在他66年的生涯中，他闡年的生涯中，他闡述了放射性衰變的理論，述了放射性衰變的理論，鑒定出鑒定出、粒子和粒子和射線射線，發(fā)現(xiàn)了原子核，第一次，發(fā)現(xiàn)了原子核，第一次用人工的方法將一種元素用人工的方法將一種元素轉(zhuǎn)變

7、為另一種元素。直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N元素。直接培養(yǎng)了培養(yǎng)了11名諾貝爾獎獲得名諾貝爾獎獲得者。者。 后人說他是第一個進后人說他是第一個進入復雜宇宙原子內(nèi)的探索入復雜宇宙原子內(nèi)的探索者。者。盧瑟福盧瑟福 根據(jù)湯姆生模型計算根據(jù)湯姆生模型計算的結(jié)果：的結(jié)果：1、電子質(zhì)量、電子質(zhì)量很小，對很小，對 粒子的運動粒子的運動方向不會發(fā)生明顯影響；方向不會發(fā)生明顯影響；2、由于正電荷均勻分、由于正電荷均勻分布，布， 粒子所受庫侖力粒子所受庫侖力也很小，故也很小，故 粒子偏轉(zhuǎn)粒子偏轉(zhuǎn)角度不會很大角度不會很大著名的著名的粒子散射實驗粒子散射實驗盧盧瑟瑟福福 19091911年，英年，英國物理學家盧瑟福和國物理學家盧瑟

8、福和他的助手們進行了他的助手們進行了 粒子散射實驗粒子散射實驗 2、實驗現(xiàn)象：、實驗現(xiàn)象：粒子穿過金箔后粒子穿過金箔后,基本上沿原方向基本上沿原方向前進前進粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過粒子偏轉(zhuǎn)角度超過900 ,有的甚至達有的甚至達到到1800.說明：說明： （1）原子中絕大部分是空的）原子中絕大部分是空的 （2） 粒子受到較大的庫侖力作用粒子受到較大的庫侖力作用 （3）粒子在原子中碰到了比他質(zhì)量大得多粒子在原子中碰到了比他質(zhì)量大得多的東西的東西1、在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核、在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核2、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在

9、原、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里子核里3、帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)、帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)盧瑟福提盧瑟福提出的原子出的原子核式結(jié)構(gòu)核式結(jié)構(gòu) 1、一微米厚的金箔內(nèi)含、一微米厚的金箔內(nèi)含3000層層原子層，絕大多數(shù)原子層，絕大多數(shù)粒子穿過金箔仍沿粒子穿過金箔仍沿原方向前進說明什么？原方向前進說明什么？ 2、少數(shù)、少數(shù)粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至粒子的大角度偏轉(zhuǎn)甚至反彈是怎么造成的？反彈是怎么造成的？二、原子核的電荷二、原子核的電荷與尺度與尺度m15101、確定各種元素原子核的電荷、確定各種元素原子核的電荷2、估算原子尺度、估算原子尺度 原子半徑原子半徑 數(shù)量級數(shù)量級 原

10、子核半徑原子核半徑 數(shù)量級數(shù)量級m1010 根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型，原子內(nèi)部是十分部是十分“空曠空曠”的，舉一個簡單的例子：的，舉一個簡單的例子：體育體育場場原子原子原子原子核核原子如果相當于直徑約為原子如果相當于直徑約為百米的體育場大小；則原百米的體育場大小；則原子核的直徑相當于毫米大子核的直徑相當于毫米大小的露珠；小的露珠；動畫：動畫：粒子散射粒子散射課堂小結(jié)課堂小結(jié) 實驗中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)實驗中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中某個地粒子在原子中某個地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多

11、的物體方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見：的作用，可見： 1.原子中的正電荷、質(zhì)量應都集中在一個中原子中的正電荷、質(zhì)量應都集中在一個中心上。心上。 絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子不偏移粒子不偏移原子內(nèi)部絕大部分是原子內(nèi)部絕大部分是“空空”的。的。 2.少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)原子內(nèi)部有原子內(nèi)部有“核核”存在。存在。 3.極少數(shù)極少數(shù)粒子被彈回粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。原原 子子原原 子核子核電電 子子中中 子子質(zhì)質(zhì) 子子質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)A=中子數(shù)中子數(shù)+核外電子數(shù)核外電子數(shù)原子序數(shù)原子序數(shù)核電核數(shù)核電核數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子

12、數(shù)Z高考鏈接高考鏈接 1、（、（1996上海一上海一1）根據(jù)盧瑟福的原子核）根據(jù)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是（式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是（ ） A.原子中的正電荷均勻分布在整個原子范圍原子中的正電荷均勻分布在整個原子范圍內(nèi)內(nèi) B.原子中的質(zhì)量均勻分布在整個原子范圍內(nèi)原子中的質(zhì)量均勻分布在整個原子范圍內(nèi) C.原子中的正電荷和質(zhì)量都均勻分布在整個原原子中的正電荷和質(zhì)量都均勻分布在整個原子范圍內(nèi)子范圍內(nèi) D.原子中的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很原子中的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域范圍內(nèi)小的區(qū)域范圍內(nèi) D 2、（、（1997全國全國1）在盧瑟福的）在盧瑟福的a粒子散射實驗粒

13、子散射實驗中中,有少數(shù)有少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),其原因（其原因（ ） A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上小的核上 B.正電荷在原子中是均勻分布的正電荷在原子中是均勻分布的 C.原子中存在著帶負電的電子原子中存在著帶負電的電子 D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 C 3、（、（2003江蘇江蘇1）下列說法中正確的是）下列說法中正確的是 （ ） A.質(zhì)子與中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等質(zhì)子與中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等 B.兩個質(zhì)子之間，不管距離如何，核力總是大于兩個質(zhì)子之間，不管距離

14、如何，核力總是大于庫侖力庫侖力 C.同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同數(shù)可以不同 D.除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相互除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相互作用力作用力 C課堂練習課堂練習 1、在、在粒子散射實驗中，使少數(shù)粒子散射實驗中，使少數(shù)粒子產(chǎn)粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對粒子的：粒子的：（ ） A.萬有引力萬有引力 B.庫侖力庫侖力 C.磁場力磁場力 D.核力。核力。B 2、從、從粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的下粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的下列結(jié)論中正確的是：（列結(jié)論中正確的是：（ ） A.

15、說明說明粒子的速度很大粒子的速度很大 B.說明說明粒子的質(zhì)量比金原子還大粒子的質(zhì)量比金原子還大 C.說明金原子的內(nèi)部大部分是空的說明金原子的內(nèi)部大部分是空的 D.說明金原子也是個球體。說明金原子也是個球體。C 3、關于盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學說的內(nèi)容，、關于盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學說的內(nèi)容，下述正確的是：（下述正確的是：（ ） A.原子是一個質(zhì)量均勻分布的球體原子是一個質(zhì)量均勻分布的球體 B.原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子的質(zhì)量幾乎全部集中在 原子核內(nèi)原子核內(nèi) C.原子的正電荷全部集中在一個很小的核原子的正電荷全部集中在一個很小的核內(nèi)內(nèi) D.原子核的半徑約為原子核的半徑約為10-10m。BCBC 4、關

16、于盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)、關于盧瑟福原子的核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容容,下述說法正確的是下述說法正確的是: （ ） A原子是一個質(zhì)量分布均勻的球體原子是一個質(zhì)量分布均勻的球體 B原子的質(zhì)量幾乎全部集中在很小的核原子的質(zhì)量幾乎全部集中在很小的核內(nèi)內(nèi) C原子的全部正電荷都集中在原原子的全部正電荷都集中在原 D原子核是由中子和質(zhì)子組成的原子核是由中子和質(zhì)子組成的 1、答：反射源、答：反射源:粒子粒子 金箔：被金箔：被粒子轟出的物質(zhì)。粒子轟出的物質(zhì)。 帶有熒光屏的放大鏡。整個裝置置于真空中帶有熒光屏的放大鏡。整個裝置置于真空中粒子打在銀光屏上有微弱的光，由于放大鏡能粒子打在銀光屏上有微弱的光，由于放大鏡

17、能夠圍繞金箔在一個圓周內(nèi)運動，因此可以通過它夠圍繞金箔在一個圓周內(nèi)運動，因此可以通過它觀察到穿過金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的觀察到穿過金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。粒子。教材習題解答教材習題解答 觀察到的現(xiàn)象是觀察到的現(xiàn)象是: :絕大多數(shù)絕大多數(shù)粒子穿過粒子穿過金箔后基本上沿著原來方向前進，少數(shù)金箔后基本上沿著原來方向前進，少數(shù)粒粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)超過了子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)超過了9090度，像度，像是被彈了回來去。是被彈了回來去。 2、答：電子質(zhì)量很小，比、答：電子質(zhì)量很小，比粒子的質(zhì)量粒子的質(zhì)量小的多，小的多， 粒子金箔原子內(nèi)的電子，運動方粒子金箔原子內(nèi)的電子，運動方向就不會發(fā)生明顯變化。湯

18、姆遜模型認為正向就不會發(fā)生明顯變化。湯姆遜模型認為正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，因此當電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，因此當粒子粒子粒子穿過原子時，它受到兩側(cè)正電荷的斥力粒子穿過原子時，它受到兩側(cè)正電荷的斥力有相當大一部分互相抵消，使有相當大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的粒子偏轉(zhuǎn)的力不是很大不會有大角度偏轉(zhuǎn)。所以，湯姆力不是很大不會有大角度偏轉(zhuǎn)。所以，湯姆遜模型不能解釋遜模型不能解釋粒子的大角度散射。粒子的大角度散射。 3、答：盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型是：在原子、答：盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型是：在原子的中間有一個很小的核叫做原子核，原子的全部的中間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)量都集中與原子核當中，帶正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中與原子核當中，帶負電的電子在核外空間里饒核旋轉(zhuǎn)。負電的電子在核外空間里饒核旋轉(zhuǎn)。 原子核式結(jié)構(gòu)的依據(jù)是原子核式結(jié)構(gòu)的依據(jù)是粒子散射實驗，粒子散射實驗，粒子穿過原子時，電子對它的運動影響很小，影粒子穿過原子時，電子對它的運動影響很小，影響響粒子運動的主體是原子核，粒子運動的主體是原子核，粒子進入原子粒子進入原子區(qū)域后，由于原子核很小，大部分區(qū)域后，由于原子核很小，大部分粒子離核較粒子離核較遠收到的庫倫力很小，運動方向幾乎不變，極少遠收