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1、第十八章原子结构18.2原子的核式结构模型【教学目标】1 .知道a粒子散射实验。2. 知道原子的核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主 要思想3. 知道原子的组成，了解原子核和原子大小的数量级 重点：a粒子散射实验 难点：a粒子散射实验【自主预习】1. 汤姆孙原子模型：原子是一个球体，正电荷弥漫性地 分布在整个球体内，电子中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“ 模型”。说明：汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这 一模型很快被新的实验事实一一a粒子散射实验所否定。2. a粒子散射实验现象：绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上 向前进，但有少数a粒子（约占八千分之一）发生了 转，
2、偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞了回来”3. 卢瑟福原子结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有 量，电子在正电体的 动。正电体的尺度是很小的，被称为 。所以卢瑟福的电子结构模型因而被称为结构模型。4. 原子由带电荷的核与核外Z个电子组成。原子序数Z等于 电子电荷大小的比值。原子核由 和数。组成的，原子核的电荷数就是核中的5. a粒子散射实验19091911年卢瑟福和他的助手做 了用a粒子轰击金箔的实验，获得了重要 的发现（1）实验装置（如图18- 2- 1所示） 说明：整个实验过程在真空中进行金箔很薄，a粒子（42He核）很容易穿过。（2）实验结果:绝大多数
3、a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进， 但是有少数a粒子发生了大角度的偏转，偏转角度甚至大于 90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。(3) 实验分析按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，a粒子如果从原子之间或 原子的中心线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平 衡的，a粒子不产生偏转；如果a粒子偏离原子的中心轴线穿过， 两侧电荷作用的库仑力相当于一部分被抵消，a粒子偏转很小；如果a粒子正对着电子射来，质量远小于 a粒子的电子不可能使 a 粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。所以 a 粒子的散射实 验结果否定了汤姆孙的原子模型。(4) 原子的核式结构模型： (见上面 3)典型例题
4、】、a粒子散射实验例 1】卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 ()A. 原子的中心有个核，叫原子核B. 原子的正电荷均匀分布在整个原子中C. 原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里D. 带负电的电子在核外绕着核旋转【例2】.下列关于卢瑟福a粒子散射实验结果的叙述正确的是()A. 全部a粒子都穿过金箔未发生偏转B. 绝大多数a粒子穿过金箔未发生偏转，少数发生较大偏转， 极少数被弹回C. 绝大多数a粒子发生很大偏转，只有少数穿过金箔D. 所有a粒子都发生较大偏转原子核的电荷与尺度例 3】 下列对原子结构的认识，错误的是 ()A. 原子中绝大部分是空的，原子核很小B. 电子在核外绕核旋转，向
5、心力为库仑力C. 原子的全部正电荷都集中在原子核里D. 原子核的直径大约为1010 m【例4】.a粒子散射实验中，不考虑电子和 a粒子的碰撞影响，是 因为（）A. a粒子与电子根本无相互作用B. a粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C. a粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D. 电子很小，a粒子碰撞不到电子三、卢瑟福的核式结构模型对a粒子散射分析【例5】卢瑟福对a粒子散射实验的解释是（）A. 使a粒子产生偏转的力主要是原子中电子对 a粒子的作用力B. 使a粒子产生偏转的力是库仑力C. 原子核很小，a粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的 a粒子仍沿原来的方向前进D. 能产生大角
6、度偏转的a粒子是穿过原子时离原子核近的a粒【课后练习】1. 如图11 1为a粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜起分别放在图中的A、 B、 C、D四个位置时，关c于观察到的现象，下述说法不正确的是 （ ）A 相同时间内放在 A 位置时观察到屏上的闪光次数最多B. 相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在 A位 置时少得多C. 放在C、D位置时屏上观察不到闪光D .放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2. 关于a粒子散射实验，下列说法正确的是（）A .该实验在真空环境中进行B .带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C .荧光屏上的闪光是散射的 a粒子打在荧光屏上
7、形成的D .荧光屏只有正对a粒子源发出的射线方向上才有闪光3. 卢瑟福的a粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况（）A .原子内存在电子B .原子的大小为10_10 mC .原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D .原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里4. 在a粒子的散射实验中，使少数 a粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对a粒子的（）A .万有引力B .库仑力C.磁场力D .核力5. a粒子散射实验中，不考虑电子和a粒子的碰撞影响，这是因为（）A. a粒子与电子根本无相互作用B. a粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C. a粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D .电子很
8、小，a粒子碰撞不到电子6. 在a粒子散射实验中，当在 a粒子最接近原子核时，关于描述a粒子的有关物理量情况正确的是（）A .动能最小B .势能最小C. a粒子与金原子核组成的系统能量最小D. a粒子所受金原子核的斥力最大7. 在a粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的 是（）A. a粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用B. a粒子一直受到原子核的斥力作用C. a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. a粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小8关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是 （）A .原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B .电子在核外绕核旋转的向
9、心力是原子核对它的库仑力C .原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D .原子核的直径的数量级是10_10 m9. 用a粒子撞击金原子核发生散射，图11 2中关于a粒子的运动轨迹正确的是（）A. aB. bC. cD. d10. 如图11 3所示为a粒子散射实验中a粒子穿过某一金属原子 核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下 说法正确的是（）A . a粒子在A处的速度比在B处的速度小B . a粒子在B处的速度最大C . a粒子在A、C处的速度大小相等D . a粒子在B处速度比在C处速度小例题答案：1. 【答案】A C、D【解析】卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中
10、 心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部 质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转， 由此可见B选项错，A C、D选项正确。2. 解析：对实验结果来看，只有 B说法是与实验现象相吻合的答案：B3. 【答案】D【解析】卢瑟福a粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说， 并估算出原子核 直径的数量级为1015 m，而原子直径的数量级为10- 10 m,是原 子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的 电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转。 所以本题应选 D。4. 解析：a粒子与电子之间存在着相
11、互作用力，这个作用力是库 仑引力，但由于电子质量很小，只有 a粒子质量的1/7 300，碰撞时 对a粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上 一粒尘埃一样，故正确答案为 C。答案： C5. 【答案】 B、C、D【解析】原子核带正电与口粒子间存在库仑力，当a粒子靠近原子 核时受库仑力而偏转，故B对，A错；由于原子核非常小，绝大多数 粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的a粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故 C、D 对。课后练习答案：1. 解析：根据a粒子散射实验的现象，绝大多数 a粒子穿过金 箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故 A正确
12、，少数a粒子发生大角度偏转，因此从 A到D观察到的闪光 会逐渐减小，因此 B、D 正确， C 错。答案： C2. 解析：由a粒子散射实验装置及其作用，可选 A、B、C;对于C项，考虑到有少数的a粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改 变了运动方向，故 D 错。答案： A、B、C3. 解析：根据a粒子散射实验现象，绝大多数 a粒子穿过金箔后沿原来方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角几乎到 180 °， 可知A、C不正确，而实验结果不能判定原子的大小为10-10 m,只有 D 项才是上述实验结果，故答案选 D。答案： D4. 解析：在a粒子散射实验中，粒子间的主要作用力是库仑力。答案：
13、 B5. 解析：a粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是 库仑引力，但由于电子质量很小，碰撞时电子对a粒子的运动影响极 小，几乎不改变其运动方向，故 C正确。答案： C6. 解析：a粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两 者距离减小时，库仑力做负功，故 a粒子动能减小，电势能增加；系 统的能量守恒,由库仑定律可知随着距离的减小,库仑斥力逐渐增大。答案： A、D7. 解析：a粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对a粒子的库仑斥力作用,靠近过程库仑斥力做负功,a粒子动能减小，电势能增大；远离过程库仑斥力做正功，a粒子动能增大，电势能减小 所以散射过程中a粒子一直受到库仑斥力作用，a粒
14、子的速度先减小 后增大，即正确选项为 B。答案： B8. 解析：因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子 核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是 “空”的， A 正 确， C 错误； 电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力 提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10-15 m，原子直径的 数量级是 1010 m， D 错误。答案： A 、B9. 解析：a粒子受金原子核的排斥力，方向沿两者的连线方向， 运动轨迹弯向受力方向的一侧，A、B均错误；离原子核越近，a粒 子受到的斥力越大，偏转越大， C、 D 正确。答案： C、 D10CD沁园春雪 < 毛泽东>北国风光，千里冰封，万里雪飘。望长城内外，惟余莽莽；大河上下，顿失滔滔。山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高。须晴日，看红装素裹，分外妖娆。 江山如此多娇，弓I无数英雄竞折腰。惜秦皇汉武，略输文采；唐宗宋祖，稍逊风骚。一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。俱往矣，数风流人物，还看今朝