第四章 3 原子的核式结构模型-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

情境拓展 光电管是一种将光信号 光束 转换为电信号的器件，在通 信、医疗、安防监控等领域 应用广泛。将光电管接入图 示电路中，用频率为v的光 照射K板，调节滑动变阻 情境拓展题图 器的滑片P,当灵敏电流计G的示数为0 3.原子的核 知识梳理 知识点1电子的发现 1.阴极射线：阴极发出的一种射线。它能使 对着阴极的玻璃管壁发出荧光。 2.密立根实验：电子电荷的精确测定是由密 立根通过著名的“油滴实验”做出的。目 前公认的电子电荷的值为e= (保留两位有效数字)。 3.电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是 的整数倍。 4.电子的质量m。= (保留两位有效 数字)，质子质量与电子质量的比值为 me 川知识点2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 了原子模型，他认为原子是一个球体，正 电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电 第四章原子结构和波粒二象性。 时，电压表V的示数为U,此电压通常也称 为遏止电压。已知普朗克常量为h,电子电 荷量为e,下列说法正确的是（) A.光电子从K板逸出后的初动能与遏止电 压成反比 B.若增大入射光的强度，遏止电压会增大 C.K板材料的逸出功为hw-eU D.若仅增大入射光的频率，使G的示数为 0,则需向左调节滑片P 式结构模型 子镶嵌其中，有人形象地把 汤姆孙模型称为“西瓜模型” 或“ 模型”，如图。 2.a粒子散射实验 (1)a粒子散射实验装置由粒子源 显微镜等几部分组成，实验时从 Q粒子源到荧光屏这段路程应处于 中。 (2)实验现象 ① Q粒子穿过金箔后，基本上仍沿 的方向前进。 ② 粒子发生了 偏转；极 少数偏转的角度甚至 ,它们几乎 被“ (3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实 验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了 模型。 3.核式结构模型：原子中带 电部分 的体积很小，但几乎占有全部质量，电子 在正电体的外面运动。 学 79 高中物理选择性必修第三册（人教版） 川知识点3原子核的电荷与尺度 1.原子核的电荷数：各种元素的原子核的电 荷数，即原子内的电子数，非常接近它们 的原子序数，这说明元素周期表中的各种 元素是按原子中的电子数来排列的。 2.原子核的组成：原子核是由 和 组成的，原子核的电荷数就是 核中的 3.原子核的大小：用核半径描述核的大小。 一般的原子核，实验确定的核半径的数量 级为 m,而整个原子半径的数量 级是 m,两者相差十万倍之多。 要点突破 川要点1卢瑟福的核式结构模型 核式结构模型对Q粒子散射实验的解 释：粒子穿过原子时，电子对粒子的影 响很小，影响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( 。02 A.鸡蛋B.西瓜C.面包 D.太阳系 80)学 B变式训练① (多选)下列关于粒子散射实验的说 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 川要点2原子核的电荷与尺度 举例说明：如果把原子比作直径100m 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 1cm3的体积中完全充满原子核，那么它的 质量将有10？t。10?t,若用载重10t的汽车 来运，需要10辆。 例2在Q粒子散射实验中，根据Q粒子与 原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离 可以估算原子核的大小，现有一个α粒子以 2.0x107ms的速度去轰击金箔，若金原子的 核电荷数为79。求该α粒子与金原子核间 的最近距离。（已知带电粒子在点电荷电场 中的电势能表达式为E,k942,α 子质量为6.64x1027kg) 第四章原子结构和波粒二象性。 粒 B变式训练2 关于原子结构，下列说法正确的是() A.原子中的原子核很小，核外很“空旷” B.原子核半径的数量级是101om C.原子的全部电荷都集中在原子核里 D.原子的全部质量都集中在原子核里 情境拓展 如图为卢瑟福和他的助手做α粒子散射 实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分 别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关 于观察到的现象，下列说法中正确的是 放射源 金箔 荧光屏 显微镜 B 情境拓展题图 A.放在C位置时屏上观察不到闪光 B.放在D位置时屏上能观察到一些闪光， 但次数极少 C.相同时间内放在A位置时观察到屏上的 闪光次数最少 D.相同时间内放在B位置时观察到屏上的 闪光次数比放在A位置时多 学 81Em,化简得eU=hw-W。,遏止电压与入射光的强度无关， B错误；由eU-hv-Wo,可知Wo=hw-eU,C正确；由 eU=hw-W。可知，增大人射光的频率，遏止电压也增大 若使G的示数为0，需向右调节滑片P,D错误。 >"3.原子的核式结构模型 知识梳理 知识点1电子的发现 2.1.6×10-9C3.e4.9.1×1031kg1836 知识点2原子的核式结构模型 1.枣糕 2.(1)金箔真空(2)①绝大多数原来 ②少数大角度大于90°撞了回来(3)核式结构 3.正 知识点3原子核的电荷与尺度 2.质子中子质子数3.105100 要点突破 例1D【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。 变式训练1AC 例22.7×104m【解析】当α粒子靠近原子核运 动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时， 动能全部转化为电势能，所以α粒子与原子核发生对心 碰撞时所能达到的最小距离为d,则 mw2-k49 d=2kq92=2x9.0x10x2x796x1092m=2.7×10"m。 mv- 6.64x1027×(2.0x107)2 变式训练2A 情境拓展 B【解析】根据实验现象可知，放在C位置时屏上 能观察到闪光，A错误；放在D位置时，屏上仍能观察 到一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子有较大程 度的偏折，B正确；放在A位置时，相同时间内观察到 屏上的闪光次数最多，C错误；放在B位置时，相同 时间内观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少，D 错误。 >"4.氢原子光谱和玻尔的原子模型 知识梳理 知识点1光谱 1.波长强度2.(1)①亮线②连在一起 3.线状谱特定频率发光频率特征谱线 参考答案与解析。 4.光谱分析 知识点2氢原子光谱的实验规律 1.光谱2.里德伯常量3.线状4.红外紫外 知识点3经典理论的困难玻尔原子理论的基本假设 1.(1)原子核α粒子散射实验(2)稳定性 分立 2.(1)①量子化②稳定电磁辐射(2)①特定 量子化②定态基态激发态(3)放出E。-Em 吸收吸收 知识点4玻尔理论对氢光谱的解释 3.定态轨道4.激发态不稳定光子 5.前后两个能级之差分立分立 6.能级光子频率 知识点6玻尔理论的局限性 1.量子观念定态和跃迁氢原子 2.经典粒子轨道3.概率云雾电子云 要点突破 例1BC【解析】太阳发出的光是连续光谱，但它 通过太阳大气后，被太阳大气吸收了某些特定光谱线， 因而是吸收光谱，A错误；稀薄氢气发光，钠蒸气产生 的光谱均属线状谱，B、C正确；白光通过钠蒸气产生 的光谱是吸收光谱，D错误。 变式训练1D 例2D【解析】根据玻尔理论，氢原子核外电子 在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量 的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远 的轨道，故B错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动， m 由原子核对电子的库仑力提供向心力，即k , 义&子m,则号子m,即E=号，由此式可 知：电子离核越远即r越大时，电子的动能越小，故A、 C错误：r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电 势能增大，则D正确。 变式训练2AB 情境拓展 B【解析】由题中所给公式可知，在帕邢系中， 当n=4时，氢原子发出电磁波的波长最长，有1 入max R字平，代入数据解得Am1.87x10m=1870m: 当n趋于无穷大时，氢原子发出电磁波的波长最短，为 =R字-0小，代人数据解得Am=8.18x10m 入mn 818nm。由于入m大于可见光的最大波长，所以帕邢系 中，氢原子发出的光是红外线，故B正确。 39