第1节 原子的结构-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）
第一节 原子的结构
【素养目标】 1.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容。 2.知道玻尔原子理论的基本假设和主要内容；了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。
知识点一 α粒子散射实验与原子的核式结构
【情境导入】 如图为1909～1911年英国物理学家卢瑟福指导他的助手进行α粒子散射实验的实验示意图，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？
(2)实验装置中各部件的作用是什么？
(3)实验现象如何？
(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？
提示：(1)α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核。
(2)①放射源：把放射性元素放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。
②带荧光屏的显微镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。
(3)α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°。
(4)α粒子带正电，α粒子受原子中带正电部分的排斥力作用发生了大角度散射。
1．电子的发现：J.J.汤姆孙在气体电离和光电效应实验现象中发现了电子。
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2．J.J.汤姆孙的原子结构模型：原子是一个球体，正电荷均匀地分布在其中，质量很小的电子镶嵌其中，被形象地称为“枣糕模型”或“葡萄干布丁模型”。
3．α粒子散射实验
(1)英国物理学家卢瑟福指导他的助手进行了α粒子散射实验，如图所示。
(2)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至达到180°。
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了J.J.汤姆孙的原子模型，提出了原子的核式结构模型。
4．原子的核式结构模型：原子的中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转。
【师生互动】 在探究原子内部结构的过程中，卢瑟福说：“我知道了，原子到底是什么样的……可以将它想象成一个小的太阳系。”你是怎么样理解这段话的？
提示：在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷与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运动，这就像行星绕太阳运转一样，原子内部就像一个小型的太阳系。
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对α粒子散射实验的理解
人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。
(1)1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况(图甲)，断定阴极射线是________(选填“电磁波”或“电子”)，进而认为原子是一个球体，提出了原子的“葡萄干布丁模型”或“________模型”；
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(2)1909年，卢瑟福指导他的助手进行了α粒子散射实验(图乙)，提出了原子的核式结构模型。下列对此实验与模型的说法，正确的是________。
A．α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，主要是因为电子的质量太小
C．极少数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转，是因为其受到金原子核的强库仑斥力
D．α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
(3)实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动模型如图丙所示，下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是________。
A．当α粒子靠近原子核时，加速度增大
B．当α粒子靠近原子核时，电势能增大
C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15～10－14 m
D．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10－15～10－14 m
答案：(1)电子 枣糕 (2)CD (3)ABC
解析：(1)汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并断定阴极射线是电子。汤姆孙认为正电荷均匀地分布在整个球体内，电子镶嵌其中，提出了原子的“葡萄干布丁模型”或“枣糕模型”。
(2)α粒子散射实验不能证明原子核内部存在质子，也不能证明原子核由质子和中子组成，故A错误；绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，主要是因为原子内部绝大部分空间是空的，故B错误；
极少数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转，是因为其受到金原子核的强库仑斥力，故C正确；α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，故D正确。故选CD。
(3)当α粒子靠近原子核时，库仑力增大，加速度增大，库仑力做负功，电势能增大，A、B正确；通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10－15～10－14 m，原子半径的数量级为10－10 m，不是通过α粒子散射实验确定的，C正确，D错误。
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