核式結(jié)構(gòu)模型

1、2 原子的核式結(jié)構(gòu)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(rèn)為原子是一個(gè)_,_彌漫性地_ 在整個(gè)球體內(nèi),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(shí)驗(yàn): (1)實(shí)驗(yàn)裝置。,粒子源,金箔,熒光屏,放大鏡,(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 _的粒子穿過金箔后,基本上仍沿_ 的方向前進(jìn); _粒子發(fā)生了_偏轉(zhuǎn);偏轉(zhuǎn)的角度甚至 _,它們幾乎被“_”。 (3)實(shí)驗(yàn)意義:盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn),否定了 湯姆孫的原子模型,建立了_模型。,絕大多數(shù),原來,少數(shù),大角度,大于90,撞了回來,核式結(jié)構(gòu),二、盧瑟福

2、的核式結(jié)構(gòu)模型,1.核式結(jié)構(gòu)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(zhì)量,運(yùn)動(dòng),2.原子核的電荷與尺度:,原子序數(shù),質(zhì)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(gè)單位的正電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)量 的2倍。() 3.粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫的棗糕式原子模 型。(),4.原子的質(zhì)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(nèi)。() 5.原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)。() 6.原子半徑數(shù)量級(jí)是10-10 m。(),提示:1.。粒子是氦原子的原子核。 2.。粒子帶有兩個(gè)單位的正

3、電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍。 3.。粒子散射實(shí)驗(yàn)中個(gè)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(zhì)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(shù)等于核中的質(zhì)子數(shù)。 6.。原子半徑數(shù)量級(jí)是10-10 m,原子核半徑數(shù)量級(jí)是10-15m。,知識(shí)點(diǎn)一粒子散射實(shí)驗(yàn)探究分析 探究導(dǎo)入: 如圖所示為粒子散射的實(shí)驗(yàn)裝置。,(1)實(shí)驗(yàn)過程中,粒子為什么會(huì)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(jié)構(gòu)?,提示:(1)粒子受到了很大的庫侖力作用,并且這種庫侖力對(duì)粒子又不平衡,從而導(dǎo)致粒子發(fā)生大角度散射。 (2)原子中間有一個(gè)很小的核,電子在核外運(yùn)動(dòng)

4、。,【歸納總結(jié)】 1.實(shí)驗(yàn)背景:粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生做的一個(gè)著名的物理實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的目的是想驗(yàn)證湯姆孫原子模型的正確性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻成了否定湯姆孫原子模型的有力證據(jù)。在此基礎(chǔ)上,盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。,2.否定湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型: (1)質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子的電子,對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)影響完全可以忽略,不應(yīng)該發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。,(2)粒子在穿過原子時(shí),受到各方向正電荷的斥力基本上會(huì)相互平衡,對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)方向的影響不會(huì)很大,也不應(yīng)該發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。 (3)粒子的大角度偏轉(zhuǎn),否定湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型。,3.大角度偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析: (1)由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子質(zhì)量,所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度

5、偏轉(zhuǎn)。,(2)使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)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(nèi)是均勻分布的,粒子穿過原子時(shí),它受到的兩側(cè)斥力大部分抵消,因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),更不能使粒子反向彈回,這與粒子散射實(shí)驗(yàn)相矛盾。,(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的,原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)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(jié)構(gòu)模型對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋: (1)當(dāng)粒子穿過原子時(shí),如果離核較遠(yuǎn),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(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)只有當(dāng)粒

6、子十分接近原子核穿過時(shí),才受到很大的庫侖力作用,發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),而這種機(jī)會(huì)很少,所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。,(3)如果粒子正對(duì)著原子核射來,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180,這種機(jī)會(huì)極少,如圖所示,所以極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90。,【易錯(cuò)提醒】 (1)粒子與原子核之間的萬有引力遠(yuǎn)小于二者之間的庫侖斥力,因而可以忽略不計(jì)。 (2)在處理粒子等微觀粒子時(shí)一般不計(jì)重力。,【典題通關(guān)】 考查角度1 粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 【典例1】如圖所示為盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng),通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法中正確的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)19892050

7、(),A.在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察,相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B.在圖中的B位置進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎn)生的反彈,【解析】選C。粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn),少數(shù)粒子有大角度散射,所以A處觀察到的粒子數(shù)多,B處觀察到的粒子數(shù)少,選項(xiàng)A、B錯(cuò)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(xiàng)D錯(cuò)誤,C正確。,考查角度2 粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子的受力和能量轉(zhuǎn)化問題 【典例2】如圖所示,根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。

8、圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線,實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中,下列說法中正確的是() 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)19892051,A.動(dòng)能先增大,后減小 B.電勢能先減小,后增大 C.電場力先做負(fù)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(fù)功,速度減小,動(dòng)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(dòng)能增大,電勢能減小,加速度應(yīng)先變大,后變小。正確選項(xiàng)應(yīng)為C。,【規(guī)律方法】粒子散射實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中粒子只受庫侖力,可

9、根據(jù)庫侖力的變化分析加速度的變化。,(3)功能關(guān)系:根據(jù)庫侖力做功可分析電勢能的變化,也可分析動(dòng)能的變化。 (4)原子核帶正電,其周圍的電場相當(dāng)于正點(diǎn)電荷的電場,注意應(yīng)用其電場線和等勢面的特點(diǎn)。,【過關(guān)訓(xùn)練】 1.X表示金原子核,粒子射向金核被散射,若它們?nèi)肷鋾r(shí)的動(dòng)能相同,其偏轉(zhuǎn)軌道可能是圖中的(),【解析】選D。粒子離金核越遠(yuǎn)其所受斥力越小,軌道彎曲程度就越小,故選項(xiàng)D正確。,2.(多選)盧瑟福對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋是() A.使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要原因是原子中電子對(duì)粒子的作用力 B.使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力 C.原子核很小,粒子接近它的機(jī)會(huì)很小,所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進(jìn) D.能產(chǎn)

10、生大角度偏轉(zhuǎn)的粒子是穿過原子時(shí)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(dāng)粒子靠近原子核時(shí)受庫侖力而偏轉(zhuǎn),電子對(duì)它的影響可忽略,故A錯(cuò)誤,B正確;由于原子核非常小,絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時(shí)離核較遠(yuǎn),因而運(yùn)動(dòng)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(bǔ)償訓(xùn)練】 1.如圖所示是粒子被重核散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)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(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋,離核越近偏轉(zhuǎn)越明顯,C軌跡離核較遠(yuǎn),應(yīng)該偏轉(zhuǎn)很少,故正確答案為C項(xiàng)。,2.當(dāng)粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)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(cuò)誤,B正確;粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功,速度減小,遠(yuǎn)離時(shí)做正功,速度增大,故D錯(cuò)誤。,知識(shí)點(diǎn)二原子的核式結(jié)構(gòu)模型與原子核的組成 探究導(dǎo)入: 如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的粒子散射圖景。,(1)為什么絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來運(yùn)動(dòng)方向前進(jìn)? (2)為什么少數(shù)的粒子穿過金箔后,發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)?,提示:(1)因?yàn)樵雍撕苄?所以絕大

12、多數(shù)粒子穿過原子時(shí),離核較遠(yuǎn),受到原子核的斥力很小,基本上仍沿原來運(yùn)動(dòng)方向前進(jìn)。 (2)少數(shù)粒子十分接近原子核穿過時(shí),才受到很大的庫侖力作用,發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。,【歸納總結(jié)】 1.理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn): (1)核外電子不會(huì)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(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),甚至反彈回來,表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用。 (4)絕大多數(shù)粒子在穿過金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化,說明原子中絕大多數(shù)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。,2.原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的對(duì)比:,3.

13、原子內(nèi)的電荷關(guān)系:原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等,非常接近原子序數(shù)。 4.原子核的組成:原子核由質(zhì)子和中子組成,原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)。 5.原子核的大小:原子的半徑數(shù)量級(jí)為10-10 m,原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15 m,原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬分之一,體積只相當(dāng)于原子體積的10-15。,【典題通關(guān)】 【典例】(多選)關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論說法正確的 是() 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)19892052,A.是通過發(fā)現(xiàn)電子現(xiàn)象得出來的 B.原子的中心有個(gè)核,叫作原子核 C.原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子中 D.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)電的電子在核外旋轉(zhuǎn),【

14、解析】選B、D。原子的核式結(jié)構(gòu)模型是在粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上提出的,A錯(cuò)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(gè)很小的范圍,稱為原子核,B正確,C錯(cuò)誤。原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量,帶負(fù)電的電子在核外旋轉(zhuǎn),D正確。,【過關(guān)訓(xùn)練】 1.不能用盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論 是() A.原子中心有一個(gè)很小的原子核 B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C.原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi) D.原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi),【解析】選B。盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型是原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子內(nèi)部一個(gè)很小的核上,帶負(fù)電的電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn),質(zhì)量幾乎忽略不計(jì),所以

15、可以得出選項(xiàng)A、C、D,對(duì)于原子核是由質(zhì)子和中子組成的結(jié)論是涉及原子核的結(jié)構(gòu),與核式結(jié)構(gòu)無關(guān),核式結(jié)構(gòu)說的是原子結(jié)構(gòu),不是原子核結(jié)構(gòu),選項(xiàng)B錯(cuò)。,2.(多選)(2018汕頭高二檢測)關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)的向心力是原子核對(duì)它的庫侖力 C.原子的全部電荷和質(zhì)量都集中在原子核里 D.原子核的直徑的數(shù)量級(jí)是10-10 m,【解析】選A、B。因?yàn)樵拥娜空姾珊蛶缀跞抠|(zhì)量都集中在原子核內(nèi),而原子核又很小,所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的,A正確,C錯(cuò)誤;電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),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(shù)量級(jí)是10-15 m,原子直徑的數(shù)量級(jí)是10-1