1原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案

第十八章原子結(jié)構(gòu)§原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）知道盧瑟福粒子散射實驗。（2）知道原子的核式結(jié)構(gòu)模型。（3）理解盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說對粒子散射實驗的解釋。二．重點難點1.重點：盧瑟福粒子散射實驗的結(jié)果及盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的主要論點2.難點：對盧瑟福粒子散射實驗裝置、實驗結(jié)果的理解三．學(xué)法指導(dǎo)電子的發(fā)現(xiàn)、粒子散射實驗、原子的核式結(jié)構(gòu)模型的提出，是本章的核心內(nèi)容，為后面繼續(xù)學(xué)習(xí)人類對微觀世界認(rèn)知過程打下重要的思維與方法的基礎(chǔ)。盧瑟福粒子散射實驗的設(shè)計思想，使學(xué)生了解研究微觀世界的一種重要有效的方法與手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子，引起某些可能觀察到的現(xiàn)象，從分析這些現(xiàn)象的過程中逐步探索認(rèn)識原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和規(guī)律。從而使學(xué)生理解人類是如何在實驗的基礎(chǔ)上認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)；怎樣在實驗與理論的相互推動下，使認(rèn)識不斷發(fā)展不斷深入的。盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型，可通過比較該模型、湯姆孫的原子模型與實驗結(jié)論的相互印證關(guān)系，使學(xué)生感受到物理模型是一種高度抽象的理想客體和形態(tài)；物理學(xué)的研究通常需通過提出假設(shè)、建立物理模型、實驗驗證等幾個過程；物理學(xué)的發(fā)展過程，可以說就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。這些認(rèn)識都將提高學(xué)生的科學(xué)意識與科學(xué)品質(zhì)。首先把本節(jié)課的內(nèi)容認(rèn)真的看一遍，最后完成本學(xué)案。四．自主學(xué)習(xí)（一）電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆孫原子模型1、第一個打開原子大門的是，他根據(jù)實驗提出了是可分的。也由于發(fā)現(xiàn)了電子，不僅榮獲了1906年諾貝爾物理獎，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”。2、既然電子是原子的組成部分，而原子又是中性的，說明原子內(nèi)必定還存在著帶正電的組成成分；由電子的質(zhì)量與原子相比很小又可推測原子的質(zhì)量絕大部分集中在內(nèi)帶正電的部分。湯姆孫認(rèn)為原子是中性的，由質(zhì)量很小的電子（如葡萄干）鑲嵌在集中了原子的幾乎全部質(zhì)量的正電荷（如蛋糕）中構(gòu)成，電子是不動的，這就是湯姆孫的“模型”。（二）盧瑟福粒子散射實驗1909-1911年盧瑟福和他的助手蓋革，學(xué)生馬斯登等做了用粒子轟擊金箔的實驗，也就是著名的實驗。實驗裝置放射源：釙放在帶小孔的鉛盒中，能放射粒子。金箔：厚度極小，可至1微米（雖然很薄但仍有幾千層原子）。顯微鏡：能夠圍繞金箔在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。熒光屏：玻璃片上涂有熒光物質(zhì)硫化鋅，裝在顯微鏡上。粒子：帶正電，電量是電子電量的2倍，質(zhì)量約是氫原子的4倍，約是電子質(zhì)量的7000倍。從放射性元素中放射出來的粒子動能很大，射出速度達(dá)107m/s，2、實驗過程（1）釙放出的粒子從鉛盒小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到熒光屏上產(chǎn)生閃光，通過顯微鏡觀察。（2）放上金箔，觀察粒子穿過金箔打到熒光屏上發(fā)出的閃光。（3）轉(zhuǎn)動顯微鏡和熒光屏，在不同偏轉(zhuǎn)角θ處觀察，可看到α粒子的散射現(xiàn)象。3、實驗結(jié)論（1）絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后仍沿方向前進(jìn)；（2）少數(shù)粒子發(fā)生了的偏轉(zhuǎn)；（3）極少數(shù)粒子（約有1/8000）的偏轉(zhuǎn)角超過90°，甚至有個別粒子（約占總數(shù)的1/20000）被反彈回來。（三）原子的核式結(jié)構(gòu)模型1、為了解釋粒子的散射實驗結(jié)果，盧瑟福在1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說：。2、原子的核式結(jié)構(gòu)模型對粒子散射實驗的解釋由于粒子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的8000倍，所以粒子在與電子作用時，幾乎不會改變方向，只有在粒子十分接近原子核時，才受到很大的力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于原子核很小，原子內(nèi)很空曠，粒子接近原子核的機(jī)會非常少，所以有上述實驗結(jié)果。3、原子核大小的估計粒子散射的實驗的數(shù)據(jù)，可以估計原子核的半徑約為m，不同元素原子核的半徑略有不同。原子半徑約為m，原子核半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬分之一。如果把原子比作100m半徑的大球，原子核就相當(dāng)于半徑1五．典型例題例1、盧瑟福在提出的原子的核式結(jié)構(gòu)模型是怎樣的？他提出的這種模型的依據(jù)是怎樣的？解析：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn).粒子散射實驗的現(xiàn)象。例2.盧瑟福的原子模型與湯姆生的原子模型的主要區(qū)別是什么？盧瑟福實驗中少數(shù)α粒子大角度偏轉(zhuǎn)的原因是什么？解析：湯姆生原子模型認(rèn)為原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里面．而盧瑟福的原子模型認(rèn)為在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)．湯姆生原子模型是“均勻”結(jié)構(gòu)，而盧瑟福原子模型是“核式”結(jié)構(gòu)，這是他們的主要區(qū)別．根據(jù)盧瑟福模型，由于原子的全部正電荷都集中在原子核中，所以當(dāng)α粒子與核十分接近時，會受到很大的庫侖斥力，使它發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)．但是因為原子核很小，α粒子穿過原子時十分接近核的機(jī)會很少，絕大多數(shù)α粒子離核較遠(yuǎn)，受到的庫侖斥力小，所以基本上仍按直線方向前進(jìn)；只有極少數(shù)十分接近核的α粒子才能發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)．六．課堂練習(xí)1．提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是（）A．湯姆生B．玻爾C．盧瑟福D．查德威克2．在用粒子轟擊金箔的粒子散射實驗現(xiàn)象中，以下說法正確的是（）A．粒子全部穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B．粒子絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至被彈回C．絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過D．全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)3．粒子散射實驗的結(jié)果說明（）A．原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．原子中的正電荷均勻分布在整個原子范圍內(nèi)C．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)D．原子中的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運動4．如圖所示為在粒子散射實驗中，一束粒子在穿越金箔內(nèi)一個金原子的軌跡示意圖，正確的是（）5．在粒子散射實驗中，如果只考慮粒子與金原子核的相互作用．則一個粒子在穿越金原子的過程中，以下說法正確的是()A．粒子的動能逐漸減小B．粒子的勢能逐漸增大C．粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量逐漸減小D．粒子的加速度大小先增大后減小6．關(guān)于盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論，以下說法中正確的是（）A．原子的中心有一個很小的核，核內(nèi)只是由帶正電的質(zhì)子組成B．原子的正電荷均勻分布在整個原子中C．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原