2-2 原子的核式结构模型-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（教科版选修3-5）

2　原子的核式结构模型 [目标定位]　1.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据.2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象.3.知道原子核式结构模型的主要内容. 一、汤姆孙的原子模型 汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中． 图1 如图1所示，汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子． 汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否定了． 二、α粒子散射实验 1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍． 2．实验结果 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进或只发生很小的偏转，但有些α粒子发生了较大的偏转，大约1/8 000的α粒子偏转角度超过了90°，个别的甚至接近180°. 3．卢瑟福的核式结构模型 1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动． 三、原子核的电荷与尺度 1．原子内的电荷关系 各种元素的原子核的电荷数与原子内含有的电子数相等，非常接近它们的原子序数． 2．原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就等于原子核中的质子数． 3．原子核的大小 对于一般的原子核，实验确定的原子核半径R的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m.因而原子内部十分“空旷”． 四、经典理论的困难[来源:学.科.网] 卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验，但是，经典的物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子发光频谱的分立特征． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3[来源:Zxxk.Com] 一、对α粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图2所示． 图2 2．现象：(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数α粒子发生较大的偏转． (3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°. 3．注意事项：(1)整个实验过程在真空中进行． (2)α粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射 【例1】　(多选)如图3为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是(　　) 图3 A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多[来源:学#科#网] B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些 C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光 答案　AC 解析　在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错，C对． 借题发挥　解决α粒子散射实验问题的技巧 (1)熟记装置及原理． (2)理解建立核式结构模型的要点． ①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变． ②汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射． ③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用． ④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内． 针对训练1　在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　) 答案　C 解析　α粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对． 二、卢瑟福原子核式结构模型 1．内容：在原子中心有一个很小的核，叫原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 2．对α粒子散射实验结果的解释[来源:学+科+网Z+X+X+K] (1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转． (2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少． (3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图4所示． 图4 3．数量级：原子的半径数量级为10－10 m，原子核半径的数量级为10－15 m，原子核的半径只相