4.3 原子的核式结构模型 （导学案）-【鼎力课堂】2022-2023学年高二物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

第3节　原子的核式结构模型 【知识梳理与方法突破】 1.对粒子散射实验的理解 （1）现象及解释 ①绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，因为大多数粒子离金原子核较远。 ②少数粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。 ③极少数粒子偏转角度超过，有的几乎达到，正对或基本正对着金原子核入射的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）粒子的受力及能量转化情况 ①粒子的受力情况 粒子与原子核间的作用力是库仑斥力。 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：粒子的受力沿原子核与粒子的连线，由原子核指向粒子。 ②库仑力对粒子的做功情况 当粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。 ③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。 2.原子的核式结构模型 （1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较 核式结构 枣糕模型 原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内 （2）核式结构模型对粒子散射实验结果的解释 ①当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，粒子就像穿过“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。 ②只有当粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。 ③如果粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到，这种机会极少，如图所示。 3.原子核的电荷与尺度 原子内的电荷关系 原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等 原子核的组成 原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数 原子核的大小 原子半径的数量级是，原子核半径的数量级是，两者相差10万倍之多，因而原子内部十分“空旷” 【例】物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．大多数α粒子发生大角度偏转 B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围 D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是 【答案】C 【详解】A．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故A错误； B．造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，不是由于它跟电子发生了碰撞，故B错误； C．α粒子散射实验说明原子内部很空旷，占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，故C正确； D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是，故D错误。故选C。 【针对训练】根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。下列说法正确的是：（　　） A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子 B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较小 C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小后变大 D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大后变小 【答案】D 【详解】A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构，汤姆孙发现了电子，故A错误； BCD．α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，加速度越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，加速度越来越小，斥力做正功，故D正确，BC错误。 故选D。 【巩固提升】 1．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（　　） A．爱因斯坦在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说 B．汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构 C．卢瑟福的α粒子散射实验，揭示了原子核具有复杂的结构 D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 【答案】D 【详解】A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说。故A错误； B．卢瑟福通过α粒子实验，表明原子具有核式结构。故B错误； C．汤姆孙发现了电子，揭示了原子核具有复杂的结构。故C错误； D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷。故D正确。 故选D。 2．关于阴极射线的性质，下列说法正确的