4.2原子的核式结构模型 课件 -2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第三册

原子的核式结构模型 通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？ 思考与讨论 枣糕模型（西瓜模型） 汤姆孙 汤姆孙提出了 汤姆孙原子模型 一 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”。 这个模型不久就被实验事实否定了 1908年，卢瑟福指导他的助手用高速飞行的α粒子轰击厚度为0.4μm 的金箔，希望通过α粒子运动路径发生偏转的程度研究靶原子（金原子）的结构。这个实验被称为 α 粒子散射实验。 新西兰 卢瑟福 1871-1937 金箔 钋 铅盒 荧光屏 显微镜 接真空泵 钋 铅盒 金箔 荧光屏 显微镜 θ (a) α 粒子散射实验装置剖面图 (b) α 粒子散射角 α粒子散射实验 二 α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4 倍、电子质量的7300倍。 1、α粒子 2、实验装置： ③M显微镜带有光屏S，可以在水平而内转到不同的方向对散射的α粒子进行观察。 ①R是被铅块包围的α粒子源 ②F是金箔：接收α粒子的轰击 为什么用金？ 金的延展性好， 核电荷量大， 核质量大。 当α粒子打到金箔时，发生了α粒子的散射。统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。 3、实验现象 （1）绝大多数α粒子穿过金箔后，与原来的运动方向偏离不多 （2）少数α粒子发生了较大的偏转 （3）极少数α粒子的偏转超过90°（1/8000） （4）个别α粒子被反弹回来（1/20000） 4、对α粒子散射实验的解释 ⑴大角度的偏转不可能是电子造成的 因为电子的质量只有α粒子的 ，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。 4、对α粒子散射实验的解释 ①J. J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。 ②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。这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转。 ⑵α粒子偏转主要是具有原子的大部分质量的带正电部分造成的 正电荷集中在原子内部 很小的一个区域 原子中的什么物质把带正电的α粒子弹回来了？为什么有个别的α粒子被反弹了回来？ 极个别α粒子被反弹回来（1/20000） 集中正电荷的区域质量也很大 通过严谨的理论推导，1911 年卢瑟福发表了原子的核式结构模型 12 原子核式结构模型 三 1、卢瑟福核式结构模型 ⑶带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动 ⑴在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核 ⑵原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 2、核式结构模型模拟的实验结果 F F F α 粒子穿过金属箔片的过程中受到金属原子核的库仑斥力。 由于原子核相当小，大部分 α 粒子离原子核较远，受到的库仑斥力很弱，因而运动方向的改变就很小； 只有当 α 粒子十分接近原子核时，才会受到很强的库仑斥力作用而发生大角度散射。 α 粒子 + + + + + + 3、核式结构模型对于α粒子散射实验现象的理论解释 原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，所以也被称为原子的“行星模型”。 卢瑟福模型标志着人类对原子结构的认识迈出了一大步。 核半径的数量级为10-15 m 原子半径的数量级是10-10 m 4、原子的核式结构模型的理解 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的。 举一个简单的例子： 体育场 原子 原子核 原子半径： 10-10m 原子核半径： 10-15m 原子核式结构模型的局限性 四 核式结构模型的局限性 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子的稳定性的原子光谱是特征光谱。面对这些问题，卢瑟福的学生、丹麦物理学家波尔进行了深刻的思考，发展了原子的核式结构模型。 1、下列关于原子模型及其建立过程叙述正确的是 （　　） A．阴极射线是电子流，J.J.汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量 B．J.J.汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布于球内，电子镶嵌其中;该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代 C．通过α粒子散射实验可以估算出原子核尺度数量级为10-10 m D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核 B 2、关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是（　　） A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的强相互作用力C．原子的全部负电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径约是10-10m A 3、下列关于阴极射线的说法正确的是 A.阴极射线是高速的质子流 B.阴极射线可以用人眼直接观察到 C.阴极射线是高速运动的电子流 D.阴极射线是电磁波 √ 解析　阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，A、B、D错误. 4、(多选)如图1所示是J.J.汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是 A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁 场，则阴极射线应打到最右端的中心 P1点 B.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D.若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 √ 图1 √ 解析　阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，将打到最右端的中心P1点，选项A正确. 阴极射线在电场中偏转时应偏向D1、D2带正电的极板一侧，选项C正确，B错误. 加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误. 课堂小结 卢瑟福发现了原子核并且提出了原子核式结构模型（又称为“行星模型”）。 J.J.汤姆孙发现了电子并且提出了“枣糕模型” Lavf57.83.100 $$