精选粤教版高中物理选修35第三章《原子的结构》word学案物理知识点总结Word文件下载.docx
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对于一般的原子核,实验确定的原子核半径R的数量级为10-15m~10-14m,而整个原子半径的数量级大约是10-10m.因而原子内部十分“空旷”.
解决学生疑难点:
一、α粒子散射实验
[问题设计]
阅读课本“α粒子散射实验”,回答下列问题:
(1)α粒子散射实验装置由几部分组成?
实验过程是怎样的?
(2)α粒子散射实验的实验现象是什么?
答案
(1)实验装置:
①α粒子源:
钋放在带小孔的铅盒中,放射出高能α粒子,带两个单位的正电,质量为氢原子质量的4倍.
②金箔:
特点是金原子的质量大,且易延展成很薄的箔.
③显微镜:
能绕金箔在水平面内转动.
④荧光屏:
荧光屏装在放大镜上.
⑤整个实验过程在真空中进行.金箔很薄,α粒子(
He)很容易穿过.
实验过程:
α粒子经过一条细通道,形成一束射线,打在很薄的金箔上,由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力作用,一些α粒子会改变原来的运动方向.带有显微镜的荧光屏可以沿图中虚线转动,以统计向不同方向散射的α粒子的数目.
(2)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粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°
[要点提炼]
1.α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜、荧光屏等几部分组成,实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中.
2.实验发现:
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,有少数α粒子发生了大角度偏转.
3.α粒子散射实验的结果用汤姆生的“葡萄干布丁模型”无法解释.
二、卢瑟福原子核式结构模型
按照汤姆生的原子模型,正电荷弥漫性均匀分布在原子内,α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡,对α粒子运动的影响不会很大,因而不会发生大角度散射现象,这与实验结果相矛盾.为了解释实验结果,卢瑟福提出了怎样的原子模型?
用该模型怎样解释α粒子散射实验的实验现象?
答案 卢瑟福提出了原子核式结构模型.它认为原子由原子核和核外电子构成.利用原子核式结构模型能很好地解释α粒子散射实验:
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粒子就像穿过“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.只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑斥力,偏转角才很大,而这种机会很少.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,如图所示.
1.卢瑟福原子核式结构模型
在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.
2.在α粒子散射实验中,当α粒子离带正电的原子核很远时,受到的库仑斥力很小,运动方向几乎不变,少数α粒子离带正电的原子核很近时,受到的库仑斥力很大,运动方向发生较大的改变,因而发生大角度偏转.
一、对α粒子散射实验的认识
例1 (单选)如图1所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图,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,观察到的现象,下述说法中错误的是( )
图1
A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些
C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光
D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少
解析 根据α粒子散射现象,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,少数α粒子发生较大偏转,偏转的角度甚至大于90°
,也就是说它们几乎被“撞了回来”.故本题应选C.
答案 C
针对训练1 (单选)对α粒子散射实验装置的描述,你认为正确的是( )
A.实验器材有α粒子源、金箔、带有荧光屏的显微镜
B.金箔的厚度对实验无影响
C.如果不用金箔改用铝箔,就不会发生散射现象
D.实验装置放在空气中和真空中都可以
答案 A
解析 实验所用的金箔的厚度极小,如果金箔的厚度过大,α粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果,B项错.如果改用铝箔,由于铝核的质量仍远大于α粒子的质量,散射现象仍然发生,C项错.空气的流动及空气中有许多漂浮的分子,会对α粒子的运动产生影响,实验装置是放在真空中进行的,D项错.正确选项为A.
二、原子的核式结构分析
例2 (单选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容不包括( )
A.原子的中心有个核,叫原子核
B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
D.带负电的电子在核外绕着核旋转
解析 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是:
在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,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空间绕着核旋转,由此可见,B选项错误,本题选B.
答案 B
针对训练2 (单选)在卢瑟福α粒子散射实验中,只有少数α粒子发生了大角度偏转,其原因是( )
A.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里
B.正电荷在原子内是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子的质量在原子核内是均匀分布的
解析 本题考查了学生对α粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解.原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果基础上的,C、D的说法没有错,但与题意不符.
原子的结构
1.(单选)卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔,实验中发现α粒子( )
A.全部穿过或发生很小偏转
B.绝大多数穿过,只有少数发生较大偏转,有的甚至被弹回
C.绝大多数发生很大偏转,甚至被弹回,只有少数穿过
D.全部发生很大偏转
解析 卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,故选项A错误.α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转,并且有极少数α粒子偏转角超过了90°
,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°
,故选项B正确,选项C、D错误.
2.(单选)卢瑟福的α粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况( )
A.原子内存在电子
B.原子的大小为10-10m
C.原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上
D.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
答案 D
解析 根据α粒子散射实验现象,绝大多数α粒子穿过金箔后沿原来方向前进,少数发生较大的偏转,极少数偏转角超过90°
,可知C错,A与题意不符.而实验结果不能判定原子的大小为10-10m,B错,故选D.
3.(单选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容,下列叙述正确的是( )
A.原子是一个质量分布均匀的球体
B.原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内
D.原子半径的数量级是10-10m,原子核半径的数量级是10-10m
解析 根据卢瑟福的原子核式结构学说,可知选项B正确.
4.(单选)当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是( )
A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力的作用
B.α粒子一直受到原子核的斥力作用
C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用
D.α粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小
解析 α粒子与金原子核带同种电荷,两者相互排斥,故A、C错误,B正确;
α粒子在靠近金原子核时斥力做负功,速度减小,远离时斥力做正功,速度增大,故D错误.
5.(单选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释不正确的是( )
A.使α粒子产生偏转的主要是原子中电子对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.能发生大角度偏转的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,B对;
由于原子核非常小,绝大多数粒子经过时离核较远,因而运动方向几乎不变,只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大,方向改变较多,故C、D对,本题选A.
[概念规律题组]
1.(双选)下列关于原子结构的说法正确的是( )
A.电子的发现说明了原子内部还有复杂结构
B.α粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C.α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转
D.α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子发生碰撞所致
答案 AB
解析 电子的发现,证明了原子内部有带正电的物质,说明原子内部还有复杂结构.α粒子的散射实验揭示了原子的核式结构.
2.(单选)由α粒子散射实验结果可知,下列说法不正确的是( )
A.原子中绝大部分是空的
B.原子中全部正电荷都集中在原子核上
C.原子核内有电子
D.原子的质量几乎全部都集中在原子核上
3.(单选)α粒子散射实验中,不考虑电子和α粒子的碰撞影响,是因为( )
A.α粒子与电子根本无相互作用
B.α粒子受电子作用的合力为零,是因为电子是均匀分布的
C.α粒子和电子碰撞损失能量极少,可忽略不计
D.电子很小,α粒子碰撞不到电子
解析 α粒子与电子之间存在着相互作用力,这个作用力是库仑引力,但由于电子质量很小,只有α粒子质量的七千三百分之一,碰撞时对α粒子的运动影响极小,几乎不改变其运动方向,就像一颗子弹撞上一个尘埃一样,故正确选项是C.
4.(单选)卢瑟福提出原子核式结构的实验基础是α粒子散射实验,在α粒子散射实验中,大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动,其较为合理的解释是( )
A.α粒子穿越金箔时距离原子核较近
B.α粒子穿越金箔时距离原子核较远
C.α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力
D.α粒子穿越金箔时受到原子核与电子的作用力构成平衡力
解析 根据α粒子散射实验现象,卢瑟福提出了原子的核式结构,他认为原子的中心有一个很小的核,聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量.大多数α粒子穿越金箔时距离金原子核较远,所以受到原子核的作用力较小,基本上仍然沿着原来的方向运动.
[方法技巧题组]
5.(单选)在α粒子散射实验中,使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( )
A.万有引力B.库仑力
C.磁场力D.核力
解析 金原子核和α粒子在距离很近时,产生较大的库仑力而使少数α粒子发生大角度偏转.
6.(单选)如图所示,X表示金原子核,α粒子射向金核被散射,若它们入射时的动能相同,其偏转轨道可能是图中的( )
解析 α粒子离金核越远其斥