第四章 第3节 原子的核式结构模型-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第3节　原子的核式结构模型 核心素养要求 核心素养呈现 1.了解J.J.汤姆孙的原子结构模型． 2.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象以及原子核式结构模型的主要内容． 3.知道原子和原子核的大小数量级． 4.了解原子结构模型建立的历史过程，领会卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力. 　电子的发现 1．阴极射线 (1)气体放电管：真空玻璃管、阴极、阳极和平行金属板． (2)阴极射线机理：管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开”(即气体分子被电离)，正电荷(即正离子)在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多粒子流，形成了阴极射线． 2．电子的发现 (1)J.J.汤姆孙的探究方法及结论 ①根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷． ②换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍． ③结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多，后来组成阴极射线的粒子被称为电子． (2)电子的电荷量及电荷量子化 ①电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19_C. ②电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍． ③电子的质量：me＝9.109 389 7×10－31 kg，质子质量与电子质量的比＝1_836. J．J.汤姆孙发现电子之后，对于原子中正负电荷如何分布的问题，提出了什么模型？遇到了什么困难？ 提示：“西瓜模型”或“枣糕模型”，能解释一些现象，但电子束射到金属膜上高速度的电子很容易穿透原子，无法解释． 　原子的核式结构模型 1．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．它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动． 2．原子核的电荷与尺度 1．α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹．(×) 2．卢瑟福否定了J.J.汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型．(√) 3．原子的质量几乎全部集中在原子核上．(√) 4．原子中所有正电荷都集中在原子核内．(√) 5．核电荷数等于质子数，也等于中子数．(×) 　J．J.卢瑟福根据α粒子散射实验推翻了“枣糕”模型，建立了核式结构模型，核式结构模型如何解释α粒子散射实验的结果？ 提示：卢瑟福认为，占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转. 授课提示　对应学生用书第55页 　 [思考探究] 　如图是α粒子散射实验装置，该装置由被铅块包围的α粒子放射源、作为靶子的金箔、荧光屏和显微镜组成． (1)α粒子散射实验的实验过程是什么？ (2)如果原子的结构确实如J.J.汤姆孙所假设的“西瓜模型”或“枣糕模型”，用α粒子轰击原子应得到怎样的结果？ (3)卢瑟福是怎样分析实验结果和“西瓜模型”或“枣糕模型”间的矛盾的？ 提示：(1)放射源放出快速运动的α粒子，α粒子通过金箔时被打散，打在荧光屏上发出荧光，可通过荧光屏的放大镜进行观察，并且可以在水平面内转动，观察不同方向和不同位置的通过金箔散射的α粒子数量，并且整个装置封闭在真空内． (2)根据J.J.汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对α粒子的运动方向不会产生明显影响；由于正电荷均匀分布，α粒子所受库仑力也很小，故α粒子偏转角度不会很大，沿直线前进的可能性最大，大角度偏转现象是最不可能的． (3)原子核很小，绝大部分空间是空的，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，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示． [思维深化] 1．现象及解释 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．大多数α粒子离金原子核较远． (2)少数α粒子发生较大的偏转．发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大． (3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核． 2．实验的注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过． (3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显． 　(多选)关于α粒子散射实验，下述说法正确的是(　　) A．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷 B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用 C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个