高中物理第十八章原子结构第二节原子的核式结构模型学案新人教版选修35Word下载.docx

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（1）整个实验过程在真空中进行。

（2）金箔很薄，α粒子（He核）很容易穿过。

2．实验结果

绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿__原来的方向前进__，但是有少数α粒子发生了__较大__的偏转，极少数粒子被__反向弹回__。

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__核式结构__模型。

知识点3　卢瑟福的核式结构模型

卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子核的核式结构：

原子中心有一个很小的核，叫__原子核__，原子的全部__正__电荷和几乎全部__质量__都集中在核里，带负电的__电子__在核外空间绕核旋转。

（如图所示）

知识点4　原子核的电荷与尺度

原子核的电荷数等于核外__电子__数，接近于原子序数，原子核大小的数量级为__10－15__m，原子大小数量级为__10－10__m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”。

若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就象足球场中的一粒米。

预习反馈

『判一判』

（1）汤姆孙的枣糕式模型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。

（√）

（2）α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转。

（×

）

（3）卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。

（4）原子核的电荷数等于核中的中子数。

（5）对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。

『选一选』

英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是（　D　）

解析：

α粒子散射实验的原因是α粒子与金原子核间存在库仑斥力，因此，仅有D图正确。

『想一想』

有人认为α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到了金箔原子上，好像两个玻璃球的碰撞一样发生的反弹，这种观点正确吗？

答案：

不正确

α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，在微观领域库仑斥力非常强大，二者无法碰在一起。

探究一　α粒子散射实验　

S　1

如图所示为α粒子散射的实验装置。

实验过程中，α粒子为什么会发生大角度散射？

提示：

α粒子受到原子核的库仑力

G　

1．α粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型

（1）α粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不会发生偏转。

（2）α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。

2．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释

（1）当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就象穿过“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α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少。

（3）如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°

，这种机会极少。

特别提醒：

（1）α粒子与原子核之间的万有引力远小于两者之间的库仑斥力，因而可以忽略不计。

（2）α粒子并没有与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果。

D　

典例1　（多选）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　AC　）

A．在实验中，观察到的现象是：

绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转

B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；

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和全部原子的质量

解题指导：

正确理解实验现象，并对实验现象正确科学分析与解释是解题的关键。

在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A、C正确；

极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故B错误，D错误。

〔对点训练1〕　如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。

则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的是（　A　）

A．1305、25、7、1B．202、405、625、825

C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、203

根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过90°

，甚至有的被反向弹回。

所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A符合事实。

探究二　原子的核式结构模型与原子核的组成　

S　2

人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有：

人们对原子结构认识的先后顺序排列是怎样的？

BCAD

人们对原子结构的认识先后经历了汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。

1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比

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里

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．原子内的电荷关系

原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数。

3．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。

4．原子核的大小

原子的半径数量级为10－10m，原子核半径的数量级为10－15m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。

典例2　（多选）关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是（　AB　）

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库仑力

C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里

D．原子核的直径的数量级是10－10m

正确理解卢瑟福原子核式结构模型是解题关键。

因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；

电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；

原子核直径的数量级是10－15m，原子直径的数量级是10－10m，D错误。

〔对点训练2〕　（多选）下列关于原子核式结构理论说法正确的是（　BD　）

A．是通过发现电子现象得出来的

B．原子的中心有个核，叫作原子核

C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中

D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转

原子的核式结构模型是在α粒子的散射实验结果的基础上提出的，A错误。

原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核，B正确，C错误。

原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转，D正确。

α粒子散射过程中的受力及能量转化情况

1．α粒子的受力情况

α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F＝。

α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：

α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子。

2．库仑力对α粒子的做功情况

（1）当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。

（2）当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。

3．α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。

案例　在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时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2.0×

107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79。

求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Ep＝k，α粒子质量为6.64×

10－27kg）。

2.7×

10－14m

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。

设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mv2＝k

d＝＝m

＝2.7×

10－14m。

1．（山东省潍坊市2017～2018学年高三模拟）图示是α粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。

图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是（　C　）

A．M点　　　　　　　　　B．N点

C．P点D．Q点

α粒子与重金属原子核之间的库仑力提供α粒子的加速度，方向沿α粒子与原子核的连线且指向α粒子，则四个选项中只有P点处的加速度方向符合实际，故C项正确。

2．（北京市海淀区2018届高三下学期期末）下列说法正确的是（　A　）

A．爱因斯坦提出的光子假说，成功解释了光电效应现象

B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等

C．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在

D．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型

1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故A正确；

根据Ek＝，知动能相等，质量大动量大，由λ＝得，电子的德布罗意波长较长，故B错误；

汤姆逊通过阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，此实验不能说明原子核内存在质子，故C、D错误。

3．（河南省信阳市2016～2017学年高二下学期期中）如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。

图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。

在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（　C　）

A．动能先增大，后减小

B．电势能先减小，后增大

C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零

D．加速度先变小，后变大

根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似。

α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；

从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；

a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；

a、b、c三点的场强关系Ea＝Ec<

Eb，故α粒子的加速度先变大，后变小，D错误。

基础夯实

一、选择题（1～3题为单选题，4、5题为多选题）

1．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如