《核式结构模型》PPT课件.ppt

2原子的核式结构模型一、一、汤汤姆姆孙孙的原子模型的原子模型1.1.汤汤姆姆孙孙原子模型原子模型:汤汤姆姆孙孙于于18981898年提出了原子模型年提出了原子模型,他他认为认为原子是一个原子是一个_,_,_弥漫性地弥漫性地_在整个球体内在整个球体内,电电子子_其中其中,有人形象地把有人形象地把汤汤姆姆孙孙模型称模型称为为“西瓜模型西瓜模型”或或“_“_模型模型”。球体球体正正电电荷荷均匀分布均匀分布镶镶嵌嵌枣枣糕糕2.2.粒子散射粒子散射实验实验:(1)(1)实验实验装置。装置。粒子源粒子源金箔金箔荧荧光屏光屏放大放大镜镜(2)(2)实验现实验现象。象。_的的粒子穿粒子穿过过金箔后金箔后,基本上仍沿基本上仍沿_的方向前的方向前进进;_粒子粒子发发生了生了_偏偏转转;偏偏转转的角度甚至的角度甚至_,_,它它们们几乎被几乎被“_”“_”。(3)(3)实验实验意意义义:卢卢瑟福通瑟福通过过粒子散射粒子散射实验实验,否定了否定了汤汤姆姆孙孙的原子模型的原子模型,建立了建立了_模型。模型。绝绝大多数大多数原来原来少数少数大角度大角度大于大于9090撞了回来撞了回来核式核式结结构构二、二、卢卢瑟福的核式瑟福的核式结结构模型构模型1.1.核式核式结结构模型构模型:1911:1911年由年由卢卢瑟福提出瑟福提出,原子中原子中带带正正电电的部分体的部分体积积很小很小,但几乎占有全部但几乎占有全部_,_,电电子在正子在正电电体体的外面的外面_。质质量量运运动动2.2.原子核的原子核的电电荷与尺度荷与尺度:原子序数原子序数质质子子中子中子A A1010-10-10m m1010-15-15m m【思考辨析】【思考辨析】1.1.粒子就是氦原子。粒子就是氦原子。()2.2.粒子粒子带带有一个有一个单单位的正位的正电电荷荷,质质量量为氢为氢原子原子质质量量的的2 2倍。倍。()3.3.粒子散射粒子散射实验证实实验证实了了汤汤姆姆孙孙的的枣枣糕式原子模糕式原子模型。型。()4.4.原子的原子的质质量全部集中在原子核上量全部集中在原子核上,原子中所有正原子中所有正电电荷荷都集中在原子核内。都集中在原子核内。()5.5.原子核的原子核的电电荷数等于核中的中子数。荷数等于核中的中子数。()6.6.原子半径数量原子半径数量级级是是1010-10-10 m m。()提示提示:1.1.。粒子是氦原子的原子核。粒子是氦原子的原子核。2.2.。粒子带有两个单位的正电荷粒子带有两个单位的正电荷,质量为氢原子质质量为氢原子质量的量的4 4倍。倍。3.3.。粒子散射实验中个别粒子的大角度散射粒子散射实验中个别粒子的大角度散射,推翻推翻了汤姆孙的枣糕式原子模型。了汤姆孙的枣糕式原子模型。4.4.。原子的质量几乎全部集中在原子核上。原子的质量几乎全部集中在原子核上,核外还有核外还有电子。电子。5.5.。原子核的电荷数等于核中的质子数。原子核的电荷数等于核中的质子数。6.6.。原子半径数量级是。原子半径数量级是1010-10-10 m,m,原子核半径数量级是原子核半径数量级是1010-15-15m m。知知识识点一点一粒子散射粒子散射实验实验探究分析探究分析探究探究导导入入:如如图图所示所示为为粒子散射的粒子散射的实验实验装置。装置。(1)(1)实验过实验过程中程中,粒子粒子为为什么会什么会发发生大角度散射生大角度散射?(2)(2)从从粒子的大角度散射情况粒子的大角度散射情况,可以推知原子是什么可以推知原子是什么样样的的结结构构?提示提示:(1)(1)粒子受到了很大的库仑力作用粒子受到了很大的库仑力作用,并且这种库并且这种库仑力对仑力对粒子又不平衡粒子又不平衡,从而导致从而导致粒子发生大角度散粒子发生大角度散射。射。(2)(2)原子中间有一个很小的核原子中间有一个很小的核,电子在核外运动。电子在核外运动。【归纳总结归纳总结】1.1.实验实验背景背景:粒子散射粒子散射实验实验是是卢卢瑟福指瑟福指导导他的学生做他的学生做的一个著名的物理的一个著名的物理实验实验,实验实验的目的是想的目的是想验证汤验证汤姆姆孙孙原原子模型的正确性子模型的正确性,实验结实验结果却成了否定果却成了否定汤汤姆姆孙孙原子模型原子模型的有力的有力证证据。在此基据。在此基础础上上,卢卢瑟福提出了原子核式瑟福提出了原子核式结结构构模型。模型。2.2.否定否定汤汤姆姆孙孙的原子的原子结结构模型构模型:(1)(1)质质量量远远小于原子的小于原子的电电子子,对对粒子的运粒子的运动动影响完全可影响完全可以忽略以忽略,不不应该发应该发生大角度偏生大角度偏转转。(2)(2)粒子在穿粒子在穿过过原子原子时时,受到各方向正受到各方向正电电荷的斥力基本荷的斥力基本上会相互平衡上会相互平衡,对对粒子运粒子运动动方向的影响不会很大方向的影响不会很大,也不也不应该发应该发生大角度偏生大角度偏转转。(3)(3)粒子的大角度偏粒子的大角度偏转转,否定否定汤汤姆姆孙孙的原子的原子结结构模型。构模型。3.3.大角度偏大角度偏转转的的实验现实验现象分析象分析:(1)(1)由于由于电电子子质质量量远远小于小于粒子粒子质质量量,所以所以电电子不可能使子不可能使粒子粒子发发生大角度偏生大角度偏转转。(2)(2)使使粒子粒子发发生大角度偏生大角度偏转转的只能是原子中的只能是原子中带带正正电电的的部分。按照部分。按照汤汤姆姆孙孙原子模型原子模型,正正电电荷在原子内是均匀分荷在原子内是均匀分布的布的,粒子穿粒子穿过过原子原子时时,它受到的两它受到的两侧侧斥力大部分抵消斥力大部分抵消,因而也不可能使因而也不可能使粒子粒子发发生大角度偏生大角度偏转转,更不能使更不能使粒粒子反向子反向弹弹回回,这这与与粒子散射粒子散射实验实验相矛盾。相矛盾。(3)(3)实验现实验现象表明原子象表明原子绝绝大部分是空的大部分是空的,原子的几乎全部原子的几乎全部质质量和所有正量和所有正电电荷都集中在原子中心的一个很小的核荷都集中在原子中心的一个很小的核上上,否否则则,粒子大角度散射是不可能的。粒子大角度散射是不可能的。4.4.原子的核式原子的核式结结构模型构模型对对粒子散射粒子散射实验结实验结果的解果的解释释:(1)(1)当当粒子穿粒子穿过过原子原子时时,如果离核如果离核较远较远,受到原子核的斥受到原子核的斥力很小力很小,粒子就像穿粒子就像穿过过“一片空地一片空地”一一样样,无遮无无遮无挡挡,运运动动方向改方向改变变很小。因很小。因为为原子核很小原子核很小,所以所以绝绝大多数大多数粒子粒子不不发发生偏生偏转转。(2)(2)只有当只有当粒子十分接近原子核穿粒子十分接近原子核穿过时过时,才受到很大的才受到很大的库仑库仑力作用力作用,发发生大角度偏生大角度偏转转,而而这这种机会很少种机会很少,所以有所以有少数粒子少数粒子发发生了大角度偏生了大角度偏转转。(3)(3)如果如果粒子正粒子正对对着原子核射来着原子核射来,偏偏转转角几乎达到角几乎达到180,180,这这种机会极少种机会极少,如如图图所示所示,所以极少数粒子的偏所以极少数粒子的偏转转角度甚至大于角度甚至大于9090。【易【易错错提醒】提醒】(1)(1)粒子与原子核之粒子与原子核之间间的万有引力的万有引力远远小于二者之小于二者之间间的的库库仑仑斥力斥力,因而可以忽略不因而可以忽略不计计。(2)(2)在在处处理理粒子等微粒子等微观观粒子粒子时时一般不一般不计计重力。重力。【典【典题题通关】通关】考考查查角度角度1 1 粒子散射粒子散射实验现实验现象象【典例【典例1 1】如如图图所示所示为卢为卢瑟福瑟福粒子散射粒子散射实验实验装置的示装置的示意意图图,图图中的中的显显微微镜镜可在可在圆圆周周轨轨道上道上转动转动,通通过显过显微微镜镜前前相相连连的的荧荧光屏可光屏可观观察察粒子在各个角度的散射情况。粒子在各个角度的散射情况。下列下列说说法中正确的是法中正确的是世世纪纪金榜金榜导导学号学号19892050(19892050()A.A.在在图图中的中的A A、B B两位置分两位置分别进别进行行观观察察,相同相同时间时间内内观观察察到屏上的到屏上的闪闪光次数一光次数一样样多多B.B.在在图图中的中的B B位置位置进进行行观观察察,屏上屏上观观察不到任何察不到任何闪闪光光C.C.卢卢瑟福瑟福选选用不同金属箔片作用不同金属箔片作为为粒子散射的靶粒子散射的靶,观观察察到的到的实验结实验结果基本相似果基本相似D.D.粒子粒子发发生散射的主要原因是生散射的主要原因是粒子撞粒子撞击击到金箔原到金箔原子后子后产产生的反生的反弹弹【解析】【解析】选选C C。粒子散射实验现象粒子散射实验现象:绝大多数绝大多数粒子粒子沿原方向前进沿原方向前进,少数少数粒子有大角度散射粒子有大角度散射,所以所以A A处观察处观察到的粒子数多到的粒子数多,B,B处观察到的粒子数少处观察到的粒子数少,选项选项A A、B B错误错误;粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用作用,选项选项D D错误错误,C,C正确。正确。考考查查角度角度2 2 粒子散射粒子散射实验实验中中粒子的受力和能量粒子的受力和能量转转化化问题问题【典例【典例2 2】如如图图所示所示,根据根据粒子散射粒子散射实验实验,卢卢瑟福提出瑟福提出了原子的核式了原子的核式结结构模型。构模型。图图中虚中虚线线表示原子核所形成表示原子核所形成的的电场电场的等的等势线势线,实线实线表示一个表示一个粒子的运粒子的运动轨动轨迹。在迹。在粒子从粒子从a a运运动动到到b b、再运、再运动动到到c c的的过过程中程中,下列下列说说法中法中正确的是正确的是()世世纪纪金榜金榜导导学号学号1989205119892051A.A.动动能先增大能先增大,后减小后减小B.B.电势电势能先减小能先减小,后增大后增大C.C.电场电场力先做力先做负负功功,后做正功后做正功,总总功等于零功等于零D.D.加速度先加速度先变变小小,后后变变大大【解析】【解析】选选C C。粒子从粒子从a a到到b b电场力做负功电场力做负功,速度减小速度减小,动能减小动能减小,电势能增大。从电势能增大。从b b到到c c电场力做正功电场力做正功,粒子粒子的速度增大的速度增大,动能增大动能增大,电势能减小电势能减小,加速度应先变大加速度应先变大,后变小。正确选项应为后变小。正确选项应为C C。【规规律方法】律方法】粒子散射粒子散射实验实验中常用的中常用的规规律律(1)(1)库仑库仑定律定律F=:F=:用来分析用来分析粒子和原子核粒子和原子核间间的相的相互作用力。互作用力。(2)(2)牛牛顿顿第二定律第二定律:该实验该实验中中粒子只受粒子只受库仑库仑力力,可根据可根据库仑库仑力的力的变变化分析加速度的化分析加速度的变变化。化。(3)(3)功能关系功能关系:根据根据库仑库仑力做功可分析力做功可分析电势电势能的能的变变化化,也也可分析可分析动动能的能的变变化。化。(4)(4)原子核原子核带带正正电电,其周其周围围的的电场电场相当于正点相当于正点电电荷的荷的电场电场,注意注意应应用其用其电场线电场线和等和等势势面的特点。面的特点。【过过关关训练训练】1.X1.X表示金原子核表示金原子核,粒子射向金核被散射粒子射向金核被散射,若它若它们们入射入射时时的的动动能相同能相同,其偏其偏转轨转轨道可能是道可能是图图中的中的()【解析】【解析】选选D D。粒子离金核越远其所受斥力越小粒子离金核越远其所受斥力越小,轨轨道弯曲程度就越小道弯曲程度就越小,故选项故选项D D正确。正确。2.(2.(多多选选)卢卢瑟福瑟福对对粒子散射粒子散射实验实验的解的解释释是是()A.A.使使粒子粒子产产生偏生偏转转的主要原因是原子中的主要原因是原子中电电子子对对粒粒子的作用力子的作用力B.B.使使粒子粒子产产生偏生偏转转的力是的力是库仑库仑力力C.C.原子核很小原子核很小,粒子接近它的机会很小粒子接近它的机会很小,所以所以绝绝大多数大多数的的粒子仍沿原来的方向前粒子仍沿原来的方向前进进D.D.能能产产生大角度偏生大角度偏转转的的粒子是穿粒子是穿过过原子原子时时离原子核离原子核近的近的粒子粒子【解析】【解析】选选B B、C C、D D。原子核带正电。原子核带正电,与与粒子之间存粒子之间存在库仑力在库仑力,当当粒子靠近原子核时受库仑力而偏转粒子靠近原子核时受库仑力而偏转,电电子对它的影响可忽略子对它的影响可忽略,故故A A错误错误,B,B正确正确;由于原子核非常由于原子核非常小小,绝大多数粒子经过时离核较远绝大多数粒子经过时离核较远,因而运动方向几乎因而运动方向几乎不变不变,只有离核很近的只有离核很近的粒子受到的库仑力较大粒子受到的库仑力较大,方向方向改变较多改变较多,故故C C、D D正确。正确。【补偿训练补偿训练】1.1.如如图图所示是所示是粒子被重核散射粒子被重核散射时时的运的运动轨动轨迹迹,其中不可能存在的其中不可能存在的轨轨迹是迹是()A.aA.aB.bB.bC.cC.cD.dD.d【解析】【解析】选选C C。根据。根据粒子散射实验现象的解释粒子散射实验现象的解释,离核离核越近偏转越明显越近偏转越明显,C,C轨迹离核较远轨迹离核较远,应该偏转很少应该偏转很少,故正故正确答案为确答案为C C项。项。2.2.当当粒子穿粒子穿过过金箔金箔发发生大角度偏生大角度偏转转的的过过程中程中,下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.粒子先受到原子核的斥力作用粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力后受原子核的引力作用作用B.B.粒子一直受到原子核的斥力作用粒子一直受到原子核的斥力作用C.C.粒子先受到原子核的引力作用粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥后受到原子核的斥力作用力作用D.D.粒子一直受到粒子一直受到库仑库仑斥力斥力,速度一直减小速度一直减小【解析】【解析】选选B B。粒子与金原子核带同种电荷粒子与金原子核带同种电荷,两者相两者相互排斥互排斥,故故A A、C C错误错误,B,B正确正确;粒子在靠近金原子核时粒子在靠近金原子核时斥力做负功斥力做负功,速度减小速度减小,远离时做正功远离时做正功,速度增大速度增大,故故D D错错误。误。知知识识点二原子的核式点二原子的核式结结构模型与原子核的构模型与原子核的组组成成探究探究导导入入:如如图图所示所示为为原子核式原子核式结结构模型的构模型的粒子散射粒子散射图图景。景。(1)(1)为为什么什么绝绝大多数的大多数的粒子穿粒子穿过过金箔后金箔后,基本上仍沿原基本上仍沿原来运来运动动方向前方向前进进?(2)(2)为为什么少数的什么少数的粒子穿粒子穿过过金箔后金箔后,发发生了大角度的偏生了大角度的偏转转?提示提示:(1)(1)因为原子核很小因为原子核很小,所以绝大多数所以绝大多数粒子穿过原粒子穿过原子时子时,离核较远离核较远,受到原子核的斥力很小受到原子核的斥力很小,基本上仍沿原基本上仍沿原来运动方向前进。来运动方向前进。(2)(2)少数少数粒子十分接近原子核穿过时粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的才受到很大的库仑力作用库仑力作用,发生大角度偏转。发生大角度偏转。【归纳总结归纳总结】1.1.理解建立核式理解建立核式结结构模型的要点构模型的要点:(1)(1)核外核外电电子不会使子不会使粒子的速度粒子的速度发发生明生明显显改改变变。(2)(2)汤汤姆姆孙孙模型不能解模型不能解释释粒子的大角度散射。粒子的大角度散射。(3)(3)少数少数粒子粒子发发生了大角度偏生了大角度偏转转,甚至反甚至反弹弹回来回来,表明表明这这些些粒子在原子中的某个地方受到了粒子在原子中的某个地方受到了质质量、量、电电荷量均荷量均比它本身大得多的物体的作用。比它本身大得多的物体的作用。(4)(4)绝绝大多数大多数粒子在穿粒子在穿过过金原子金原子层时层时运运动动方向没有明方向没有明显变显变化化,说说明原子中明原子中绝绝大多数部分是空的。原子的大多数部分是空的。原子的质质量量电电荷量都集中在体荷量都集中在体积积很小的核上。很小的核上。2.2.原子的核式原子的核式结结构与原子的构与原子的枣枣糕模型的糕模型的对对比比:核式核式结结构构枣枣糕模型糕模型原子内部是非常空原子内部是非常空旷旷的的,正正电电荷集中在一个很小的核里荷集中在一个很小的核里原子是充原子是充满满了正了正电电荷的荷的球体球体电电子子绕绕核高速旋核高速旋转转电电子均匀嵌在原子球体子均匀嵌在原子球体内内3.3.原子内的原子内的电电荷关系荷关系:原子核的原子核的电电荷数与核外的荷数与核外的电电子数子数相等相等,非常接近原子序数。非常接近原子序数。4.4.原子核的原子核的组组成成:原子核由原子核由质质子和中子子和中子组组成成,原子核的原子核的电电荷数等于原子核的荷数等于原子核的质质子数。子数。5.5.原子核的大小原子核的大小:原子的半径数量原子的半径数量级为级为1010-10-10 m,m,原子核半原子核半径的数量径的数量级为级为1010-15-15 m,m,原子核的半径只相当于原子半径原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一的十万分之一,体体积积只相当于原子体只相当于原子体积积的的1010-15-15。【典【典题题通关】通关】【典例】【典例】(多多选选)关于原子核式关于原子核式结结构理构理论说论说法正确的法正确的是是()世世纪纪金榜金榜导导学号学号1989205219892052A.A.是通是通过发现电过发现电子子现现象得出来的象得出来的B.B.原子的中心有个核原子的中心有个核,叫作原子核叫作原子核C.C.原子的正原子的正电电荷均匀分布在整个原子中荷均匀分布在整个原子中D.D.原子的全部正原子的全部正电电荷和几乎全部荷和几乎全部质质量都集中在原子核量都集中在原子核里里,带负电带负电的的电电子在核外旋子在核外旋转转【解析】【解析】选选B B、D D。原子的核式结构模型是在。原子的核式结构模型是在粒子的粒子的散射实验结果的基础上提出的散射实验结果的基础上提出的,A,A错误。原子中绝大部错误。原子中绝大部分是空的分是空的,带正电的部分集中在原子中心一个很小的范带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围围,称为原子核称为原子核,B,B正确正确,C,C错误。原子核集中了原子全部错误。原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量正电荷和几乎全部质量,带负电的电子在核外旋转带负电的电子在核外旋转,D,D正正确。确。【过过关关训练训练】1.1.不能用不能用卢卢瑟福原子核式瑟福原子核式结结构模型得出的构模型得出的结论结论是是()A.A.原子中心有一个很小的原子核原子中心有一个很小的原子核B.B.原子核是由原子核是由质质子和中子子和中子组组成的成的C.C.原子原子质质量几乎全部集中在原子核内量几乎全部集中在原子核内D.D.原子的正原子的正电电荷全部集中在原子核内荷全部集中在原子核内【解析】【解析】选选B B。卢瑟福原子核式结构模型是原子全部正。卢瑟福原子核式结构模型是原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子内部一个很小的核电荷和几乎全部质量都集中在原子内部一个很小的核上上,带负电的电子绕原子核高速旋转带负电的电子绕原子核高速旋转,质量几乎忽略不质量几乎忽略不计计,所以可以得出选项所以可以得出选项A A、C C、D,D,对于原子核是由质子和对于原子核是由质子和中子组成的结论是涉及原子核的结构中子组成的结论是涉及原子核的结构,与核式结构无关与核式结构无关,核式结构说的是原子结构核式结构说的是原子结构,不是原子核结构不是原子核结构,选项选项B B错。错。2.(2.(多多选选)(2018)(2018汕汕头头高二高二检测检测)关于原子的核式关于原子的核式结结构模构模型型,下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.原子中原子中绝绝大部分是大部分是“空空”的的,原子核很小原子核很小B.B.电电子在核外子在核外绕绕核旋核旋转转的向心力是原子核的向心力是原子核对对它的它的库仑库仑力力C.C.原子的全部原子的全部电电荷和荷和质质量都集中在原子核里量都集中在原子核里D.D.原子核的直径的数量原子核的直径的数量级级是是1010-10-10 m m【解析】【解析】选选A A、B B。因为原子的全部正电荷和几乎全部。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质量都集中在原子核内,而原子核又很小而原子核又很小,所以原子内所以原子内绝大部分区域是绝大部分区域是“空空”的的,A,A正确正确,C,C错误错误;电子绕原子核电子绕原子核做圆周运动时做圆周运动时,原子核与电子间的库仑引力提供向心力原子核与电子间的库仑引力提供向心力,B,B正确正确;原子核直径的数量级是原子核直径的数量级是1010-15-15 m,m,原子直径的数原子直径的数量级是量级是1010-10-10 m,D m,D错误。错误。【补偿训练补偿训练】卢卢瑟福瑟福预预想到原子核内除想到原子核内除质质子外子外,还还有中子的事有中子的事实实依据依据是是()A.A.电电子数与子数与质质子数相等子数相等B.B.原子核的原子核的质质量大量大约约是是质质子子质质量的整数倍量的整数倍C.C.原子核的核原子核的核电电荷数比其荷数比其质质量数小量数小D.D.质质子和中子的子和中子的质质量几乎相等量几乎相等【解析】【解析】选选C C。原子核如果只是由质子组成。原子核如果只是由质子组成,那么核的那么核的质量与质子质量的比值质量与质子质量的比值(即质量数即质量数)应该与核的电荷与应该与核的电荷与质子的电荷的比值质子的电荷的比值(即电荷数即电荷数)相等相等,但原子核的核电荷但原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些数只是质量数的一半或少一些,所以所以,原子核内除了质原子核内除了质子子,还可能有一种质量与质子质量相等、但不带电的中还可能有一种质量与质子质量相等、但不带电的中性粒子性粒子,即中子。即中子。