18.2 原子的核式结构模型-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

18.2 原子的核式结构模型 学习目标 1．掌握α粒子的散射实验及其实验结果。　 2．了解原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度。　 3．理解原子核式结构提出的主要思想。 重点：1．α粒子散射实验的现象。 2．核式结构学说。 难点：对核式结构学说的理解。 知识点一、汤姆孙的枣糕式模型 汤姆孙在发现电子后，提出了原子枣糕模型（如图所示）。在这个模型里，汤姆孙把原子看作一个球体，正电荷均匀地分布在整个球内，电子象枣糕上的枣子一样嵌在球中，被正电荷吸引着。原子内正、负电荷相等，因此原子的整体呈中性。 知识点二、α粒子散射实验原理、装置 1．α粒子散射实验原理：子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。而α粒子具有足够的能量，可以接近原子中心。它还可以使荧光屏物质发光。如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究高速的α粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。 研究原子内部结构要用到的方法：黑箱法、微观粒子碰撞方法。 2．α粒子散射实验装置：α粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。 说明：（1）整个实验过程在真空中进行。 （2）金箔很薄，α粒子（He核）很容易穿过。 3．实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，极少数粒子被反向弹回。 必须明确：入射的α粒子分为三部分。大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。 4．实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。 知识点三、卢瑟福的核式结构模型 1．α粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型 （1）α粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不会发生偏转。 （2）α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。 2．卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射分析 （1）分布情况：正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的。 （2）受力情况： ①少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大； ②大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小，α粒子就象穿过“一片空地”一样，无遮无挡，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。 （3）偏转情况 ①少数α粒子可能发生大角度偏转，甚至被弹回； ②绝大多数α粒子运动方向不会明显变化（因为电子的质量相对于α粒子很小）； ③如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少。 （4）分析结论：核式结构模型符合α粒子散射的实际情况。 【特别提醒】①α粒子与原子核之间万有引力远小于两者之间的库仑斥力，因而可以忽略不计。②α粒子并没有与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果。 【题1】卢瑟福对α粒子散射实验的解释是 A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 【题2】如图为α粒子散射实验装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，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 【题3】用α粒子轰击金箔，α粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示，则α粒子的路径可能是 A．a B．b C．c D．a、b、c都是不可能的 3．卢瑟福的核式结构模型：卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子核的核式结构：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里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，如图。 4．α粒子散射过程中的受力及能量转化情况 （1）α粒子的受力情况：α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F＝。 α粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小。 方向：α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子。 （2）库仑力对α粒子的做功情况 ①当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。 ②当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。 （3）α粒子的能量转化情况 仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。 【题4】在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法正确的是 A．α粒子一直受到金原