第2节 原子的核式结构模型 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

第2节　原子的核式结构模型 核心 素养 导学 物理观念 (1)了解α粒子散射实验原理和实验现象。 (2)了解卢瑟福的原子核式结构模型。 (3)知道原子和原子核大小的数量级。 科学思维 认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程。 科学探究 对α粒子散射实验，能根据实验现象，提出有针对性的物理问题。 科学态度与责任 (1)体会α粒子散射实验中所蕴含的科学方法。 (2)运用原子的核式结构理论解释生活现象。 一、α粒子散射实验 1．装置 2．现象 (1)___________ α粒子不改变方向。 (2)______ α粒子发生较大的偏转。 (3)_______ α粒子偏转角超过90°，有的甚至被原路弹回。 3．原因：靠近原子核的α粒子受_______作用使其发生了大角度偏转。 4．结论：原子中存在体积______的_________的部分。 绝大多数 少数 极少数 库仑力 很小 带正电 二、卢瑟福原子模型 1．原子核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部______，电子在原子核的外面______。 2．原子核的电荷与尺度 质量 运动 1.在探究原子结构的散射实验中，入射粒子用的是α粒子，试说明其中的原因。 提示：原子的结构非常紧密，用一般的方法无法探测它内部的结构。要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。由于α粒子具有足够的能量，可以接近原子的中心，它还可以使荧光物质发光，如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏便能够显示出它的方向变化。 2．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景。 根据上图判断： (1)α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转。 ( ) (2)原子核的直径数量级为10－10 m。 ( ) (3)α粒子散射实验表明了原子的质量几乎全部都集中在原子核上。 ( ) × × √ 新知学习(一)|α粒子散射实验及现象分析 [任务驱动] 如图是α粒子散射实验装置，各部分的作用是什么？ 提示：放射源放出快速运动的α粒子，α粒子通过金箔时被散射，打在荧光屏上发出荧光，可通过带有荧光屏的放大镜进行观察，并可以在水平面内转动，观察不同方向和不同位置通过金箔的散射α粒子数量，整个装置封闭在真空内。　 [重点释解] 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，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。 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．卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射分析 (1)分布情况：原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的。 (2)受力情况 ①少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大； ②大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小。 (3)偏转情况 ①绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小)； ②少数α粒子发生大角度偏转，甚至被弹回； ③如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少。 [典例体验] [典例]　(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是 (　 ) A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 [解析]　原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错误，B正确；由于原子核非常小，绝大多数α粒子经过时离原子核较远，因而运动方向几乎不变，只有离原子核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D正确。 [答案]　BCD 2．库仑力对α粒子的做功情况 (1)当α粒子靠近原子核时，库仑斥力做负功，电势能增加。 (2)当α粒子远离原子核时，库仑斥力做正功，电势能减小。 3．α粒子的能量转化 仅有库仑力做功时，能量只在电势能和动能之间发生相互转化，且总能量保持不变。　　 [针对训练] 1．通过如图所示的实验，卢瑟福建立了原子核式结构模型。 实 验时，若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3，则相同时 间内能观察到粒子数量最多的是位置 (　 ) A．1　　　　　　　　 B．2 C．