18.2原子的核式结构模型(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

18.2 原子的核式结构模型 温故知新 问题：谁发现了电子? 日本科学家冈半太郎提出“土行星模型”。 电子是原子的组成部分，原子也有内部结构。 汤姆孙 电子的发现又说明了什么？ 佩兰 1901年，法国物理学家佩兰，设想原子的中心是带正电的粒子，外围是绕其运动的电子 十九世纪末，汤姆孙发现了电子，并知道电子是原子的组成部分。由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质。那么这两种物质是怎样构成原子的呢？ 汤姆孙的原子模型 枣糕模型 汤姆孙 汤姆孙提出了 一、汤姆孙的原子模型（1898年） 电子 正电荷 原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子镶嵌在正电荷之中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”。 西瓜（枣糕）模型 这个模型不久就被实验事实否定了 1903年勒纳德实验：使电子束射到金属膜上。 1、现象：较高速度的电子束很容易穿透原子。 2、推断：说明原子内部很空，或者说原子不是一个实心球体。 3、矛盾：与汤姆孙的原子模型（实心）不符。 说明汤姆孙的枣糕模型是有问题的，再后来卢瑟福α粒子散射实验则完全否定了汤姆孙的模型。 勒纳德 从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功的。 解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一厘米。 二. α粒子散射实验 原子的尺度小，结构非常紧密。我们可以采取什么样的方法来研究微观粒子的内部结构呢？英籍新西兰物理学家卢瑟福认为，要了解原子里到底有什么东西，最好用“炮弹”—— α粒子打到原子里面去试探一下。 以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。 欧内斯特·卢瑟福 1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭，并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）。 粒子散射实验是获取微观世界信息的重要方法。 α粒子特性： （1）具有足够的能量可以接近原子中心。 （2）可使荧光物质发光。 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行了α粒子散射实验。 实验器材 放射源：放射性元素钋（Po）放出α粒子； 金 箔：作为靶子，厚度极小，可达1μm； 荧光屏：α粒子打在上面发出闪光； 显微镜：能够绕金箔在水平面内运动； α粒子：从放射源射出来的α 粒子动能很大，打到荧光屏上能产生一个亮斑，可用显微镜观察 为什么用金？ 整个装置放在一个抽真空的容器内 金的延展性好， 核电荷量大， 核质量大。 【实验现象】： 1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进； 2、少数α粒子发生了较大的偏转，有极少数α粒子的偏转超过了90°； 3、有的甚至几乎达到180°，也就是说有的甚至几乎被撞了回来。 1、枣糕模型（西瓜模型）能否解释这种现象？ 　 根据汤姆孙模型计算的结果：α粒子的质量约为电子质量的7300倍，电子使α粒子在速度的大小和方向上的改变是十分微小的；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。 2、原子内部究竟是什么样的结构，才有可能造成这样的实验结果呢？ ①绝大多数粒子基本不偏转： ②少数粒子发生较大偏转： ③极少数粒子被弹回： 表明绝大多数α粒子在穿过时基本上没有受到力的作用，原子内部绝大部分是“空”的。 说明受到了极大的斥力，正电荷应集中在某个很小的地方。 表明α粒子受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用。 【α粒子散射实验分析】 三.原子的核式结构模型 1、1911年卢瑟福提出——原子的核式结构模型 （1）在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里． （3）带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 注意：电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。 为什么卢瑟福认为电子一定要绕核运动呢？为什么电子不能静止呢？ 如果电子是静止的，那么电子在正电荷的库仑力的作用下，要落在原子核上。 所以，电子应绕核运动，库仑力正好充当向心力 想一想 （2）绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变（改变很小），只有当α粒子十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转。 2、对α粒子散射实验现象解释 （1）α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电的原子