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（鲁科版选修3-5）

第2节　原子的核式结构模型 [目标定位]　1.了解α粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象.2.理解卢瑟福的原子核式结构模型． 一、α粒子散射实验 1．实验装置(如图1)： 图1 2．实验方法 用由放射源发射的α粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的α粒子分布情况． 3．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，但有少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被原路弹回，α粒子被反射回来的概率竟然有. 二、卢瑟福原子模型 1．核式结构模型 原子内部有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动．原子的核式结构模型又被称为行星模型． 2．原子的大小： (1)原子直径数量级：10－10 m. (2)原子核直径数量级：10－15 m. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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． [来源:学科网ZXXK] 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 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．熟记实验装置及原理． 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、电荷量均比它本身大得多的物体的作用．[来源:学§科§网] (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、电荷量都集中在体积很小的核内． 针对训练1　(多选) 图4 用α粒子撞击金原子核发生散射，图4中关于α粒子的运动轨迹正确的是(　　)[来源:Z*xx*k.Com] A．a B．b C．c D．d 答案　CD 解析　α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，α粒子受到的斥力越大，偏转越大，C、D正确． 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粒子散射实验现象的解释 (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°，这种机会极小，如图5所示．[来源:Z.xx.k.Com] 图5 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 【例2】　下列对原子结构的认识中，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．原子核直径的数量级大约为10－10 m 答案　D 解析　卢瑟福α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10－15 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. 针对训练2　在卢瑟福α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是(　　)[来源:学科网] A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 B．正