第四章 3.原子的核式结构模型-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 知 识 梳 理 知识点 1 阴极射线 气体导电的特点： 通常情况下， 气体是 不导电的， 但在强电场中， 气体能够被电离 而导电。 平时我们在空气中看到的电火花放 电就是气体电离导电的结果， 在研究气体放 电时一般都用玻璃管中的稀薄气体， 导电时 可以看到辉光放电现象。 知识点 2 电子的发现 1. 1897 年， 汤姆孙根据阴极射线在电场和 磁场中的偏转断定， 它的本质是带负电的 粒子流并求出了这种粒子的比荷。 2. 不同的放电气体或者用不同的金属材料制 作的电极， 都测得相同的比荷， 可从不同 物质中击出这种带电粒子， 说明它构成物 质的共同成分。 后来， 组成阴极射线的粒 子被称为电子。 3. 美国科学家密立根通过著名的 “油滴实 验” 精确地测定了电子的电荷量 e=1.6022× 10 -19 C ， 根据比荷， 计算出电子的质量为 m=9.1094×10 -31 kg 。 知识点 3 原子的核式结构模型 1. 汤姆孙原子模型： 汤姆孙于 1898 年提出 原子枣糕模型或西瓜模型。 2. 汤姆孙原子模型的特点： 原子是质量均匀 分布的球体， 正电荷均匀分布在整个球体 内， 带负电的电子对称地镶嵌在其中， 汤 姆孙提出的原子模型被最终否定。 知识点 4 α 粒子的散射实验 1. 了解 α 粒子： 从放射性物质发射出来的快 速运动粒子， 带电量为 2e ， 质量为氢原 子质量的 4 倍， 是电子质量的 7300 倍。 2. 了解实验装置 3. 实验现象 （ 1 ） 绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原方向 前进。 （ 2 ） 少数 α 粒子穿过金箔后发生了较大的 偏转。 （ 3 ） 极少数 α 粒子偏转超过了 90° ， 有的甚 至被弹回， 偏转角几乎达到 180° 。 4. 理解： 汤姆孙提出的原子模型无法解释大 角度散射的实验结果， 是错误的。 （ 1 ） 绝大多数 α 粒子不偏移 → 原子内部绝大 部分是 “空” 的。 （ 2 ） 少数 α 粒子发生较大偏转 → 原子内部有 “核” 存在。 （ 3 ） 极少数 α 粒子被弹回表明： 作用力很 大； 质量很大； 电量集中。 3. 原子的核式结构模型 荧光屏 v α α α 真空 α α 粒子束 α 粒子源 金箔 94 学 第四章 原子结构和波粒二象性 知识点 5 卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核， 叫作原 子核， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都 集中在原子核里， 带负电的电子在核外空间 里绕着核旋转。 知识点 6 原子核的电荷与尺度 1. 原子核的电荷 由不同元素对 α 粒子散射的实验数据可 以确定各种元素原子核的电荷 Q ； 一个原子 是电中性的， 也可以推算出原子核正电荷的 个数； 原子核是由质子和中子组成； 原子序 数是指原子核内质子的个数， 也就是原子核 的电荷数。 2. 原子核的尺度 一般的原子核， 半径为 10 -15 m ， 而原子 半径的数量级为 10 -10 m ； 一般通过其他粒子 与原子核的相互作用来确定原子核的半径。 要 点 突 破 要点 1 卢瑟福的核式结构模型 核式结构模型对 α 粒子散射实验的解 释： α 粒子穿过原子时： 电子对 α 粒子的影 响很小， 影响 α 粒子运动的主要是原子核； 原子核很小， 大多数 α 粒子离核较远， 受到 库仑力影响小， 运动方向改变很少； 极少数 粒子与核十分接近， 受到很大的库仑力， 发 生大角度偏转。 例 1 卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上， 提出了原子的核式结构模型。 按照这 一模型， 原子的结构与如图所示各物 体的结构最接近的是 （ ） 解析： 卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上， 提出的原子核式结构模型， 认为原子的几乎 所有质量和正电荷， 全部集中在一个很小的 核上 ， 原子实际上大部分空间是 “内空 ” 的， 只有核外电子在绕核高速转动， 故 A 、 B 、 C 错误， D 正确。 答案： D 变式训练 1 （多选） 下列关于 α 粒子散射实验的说 法正确的是 （ ） A. 在实验中观察到的现象是绝大多数 α 粒 子穿过金箔后， 仍沿原来方向前进， 少数 发生了大角度偏转 B. 使 α 粒子发生明显偏转的力是来自带负 电的核外电子； 当 α 粒子接近电子时， 是 电子的吸引力使之发生明显偏转 C. 实验表明原子中心有一个极小的核， 它 占有原子体积的极小部分 D. 实验表明原子中心的核带有原子的全部正 电荷及全部质量 要点 2 原子核的电荷与尺度 举例说明： 如果把原子比作直径 100 m 的大球， 原子核只相当于大球中间的一粒米 粒！ 原子核虽小， 却集中了原子几乎全部 的质量。 因此原子核的密度非常大， 如果 1 cm 3