第4章 第2节 原子的核式结构模型-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　原子的核式结构模型 学习目标：1.[物理观念]知道α粒子散射实验的现象、方法和结果．　2.[科学思维]知道原子的核式结构模型．　3.[物理观念]知道原子和原子核大小的数量级． 一、α粒子散射实验 1．实验目的 α粒子通过金箔时，用这些已知的粒子与金属内的原子相互作用，根据粒子的偏转情况来获得原子内部的信息． 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粒子偏转情况． 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，但是有少数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、卢瑟福原子结构模型 1．核式结构模型 (1)原子的内部有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外绕核运动． (2)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． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)金箔的厚薄对实验无影响． (×) (2)α粒子大角度的偏转是电子造成的． (×) (3)原子内部正电荷是均匀分布的． (×) (4)原子的质量是均匀分布的． (×) (5)原子的质量几乎全部都集中在原子核内． (√) 2．(多选)如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置．下列关于该实验的描述正确的是(　　) A．α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成 B．该实验揭示了原子有复杂的核式结构 C．实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转 D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 AB　[α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，故A正确；α粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，卢瑟福提出了原子核式结构模型，同时否定了汤姆孙原子模型，故B正确，D错误；实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，故C错误．] 3．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在(　　) A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核 D　[α粒子散射实验现象：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，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转．故A、B、C错误，D正确．] α粒子散射实验分析 (1)如图所示为α粒子散射的实验装置．实验过程中，α粒子为什么会发生大角度散射？ (2)由α粒子散射实验的结果为何可以说明原子核尺度很小，但几乎占有全部质量？ 提示：(1)α粒子受到原子核的库仑力． (2)绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明带正电荷部分很小，少数α粒子被“撞了回来”说明遇到了质量很大的部分． 1．实验背景：α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据．在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型． 2．否定汤姆孙的原子结构模型 (1)质量远小于原子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转． (2)α粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转． (3)α粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型． 3．大角度偏转的实验现象分析 (1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转． (2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾． (3)实验现象表明原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的． 【例1】　如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是(　　) A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子核后产生反弹 C　[α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的α粒子多，B处观察到