【物理课件】原子的核式结构模型 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

原子的核式结构模型第二节原子的核式结构模型原子的核式结构模型1 1、公元前五世纪、公元前五世纪希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成。希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒（叫原子）组成。2 2、100100多年前多年前化学反应中化学反应中原子的种类和数目不变，化学上倍比定律原子的种类和数目不变，化学上倍比定律的发现等证实了物质的原子性结构，认为的发现等证实了物质的原子性结构，认为原子是不可再分原子是不可再分的、物质是由原子组成的。的、物质是由原子组成的。原子的研究过程原子的核式结构模型19世纪，对阴极射线本质的认识有两种观点一种观点认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射，代表人物赫兹另一种观点认为阴极射线是带电微粒，代表人物汤姆孙赫兹 德国J.J.汤姆孙英国阴极射线的本质阴极射线的本质原子的核式结构模型 如果是你，你将设计怎样的实验，来探究阴极射线的本质是电磁波还是带电粒子流？让阴极射线沿垂直场的方向通过电场或磁场，观察它是否偏转 如果阴极射线发生了偏转，那么阴极射线就是在电场力或洛伦兹力的作用下偏转的，说明阴极射线的本质是带电粒子流。如果阴极射线没有发生偏转，表示阴极射线不带电，说明阴极射线的本质是电磁波阴极射线到底是什么？原子的核式结构模型 J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究这种射线的本质是什么。阴极射线的本质是什么？阴极射线的本质是什么？原子的核式结构模型小孔AB：使由C发出的粒子形成一束细细的射线带有标尺的荧光屏平行的金属板之间夹有电场阴极K：发出带电粒子通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹汤姆孙的气体放电管示意图汤姆孙的气体放电管示意图原子的核式结构模型为了使射线回到P1点需在D1D2之间施加垂直纸面向外的磁场去掉D1D2之间的电场射线在磁场作用下偏转，射在P3点。换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同,是氢离子比荷的近两千倍.证明这种粒子是构成各种物质的共有成分.测定带电粒子的比荷测定带电粒子的比荷q/mq/m原子的核式结构模型带负电，且电荷量与氢离子相同1 1质量是最轻的原子近 1/2000 2 2阴极射线是由比最小的原子还小的多的带负电荷的微粒构成的，被称为电子有关阴极射线实验总结有关阴极射线实验总结J.J.J.J.汤姆孙的进一步研究汤姆孙的进一步研究正离子的轰击紫外线照射放射性物质阴极射线光电流射线金属受热热离子流都产生了电子原子的核式结构模型J.J 汤姆孙汤姆孙(英国英国)1857 1940 1889年4月30日，J.J.汤姆孙正式宣布发现电子;电子的发现，结束了关于阴极射线本质的争论;从此，人类意识到，电子是原子的组成部分，原子并不是组成物质的最小单位，探索原子结构的序幕由此拉开1906年J.J.汤姆孙因对电子发现的突出贡献获得诺贝尔物理学奖原子的核式结构模型J.JJ.J.汤姆孙汤姆孙(英国英国)1857 1857 19401940G.P.G.P.汤姆孙汤姆孙(英国英国)1892 1892 19751975 J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙，因通过实验发现受电子照射的晶体中的干涉现象，1937年获得诺贝尔物理学奖。汤姆逊父子分别于1906年、1937年获得物理学奖，是诺贝尔奖历史上6次“子承父业”奇迹之一。父与子父与子原子的核式结构模型 电子电荷的精确测定是在19091913年间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e的值为：e 1.602 176 634 10-19 C 密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量为：me 9.109 383 56 10-31 kg质子质量与电子质量的比值为：密立根油滴实验密立根油滴实验原子的核式结构模型电子是原子的组成部分，由于电子是带负电的，质量很小，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质，几乎占有原子的全部质量。思考：思考：那么，这两种物质是怎样构成原子的呢那么，这两种物质是怎样构成原子的呢？原子的核式结构模型电子正电荷原子是一个球体，正电荷均匀分布在球体中，电子镶嵌在正电荷液体中，就象枣点缀在一块蛋糕里一样，所以又被人们称为“枣糕模型”。汤姆孙的原子模型汤姆孙的原子模型原子的核式结构模型1903年勒纳德实验：使电子束射到金属膜上。1、现象：较高速度的电子束很容易穿透原子。2、推断：说明原子内部很空，或者说原子不是一个实心球体。3、矛盾：与汤姆孙的原子模型（实心）不符。说明汤姆孙的枣糕模型是有问题的，再后来卢瑟福粒子散射实验则完全否定了汤姆孙的模型。勒纳德（德国）勒纳德实验勒纳德实验原子的核式结构模型 以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，1909年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和马斯顿用粒子42He轰击金箔去验证汤姆孙原子模型。欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福1871年年8月月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭，并在新西兰长大。他进入新西兰的工人家庭，并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习坎特伯雷学院学习。23岁时获得了岁时获得了三个学位三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）（文学学士、文学硕士、理学学士）。粒子特性：（1）具有足够的能量可以接近原子中心。（2）可使荧光物质发光。剑桥学派入场剑桥学派入场原子的核式结构模型1、绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进；2、少数少数粒子发生了较大的偏转；极少数极少数粒子的偏转超过90；3、有的有的（个别）甚至几乎达到180；实验现象及分析实验现象及分析原子的核式结构模型 卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身上”为什么会这样说？汤姆逊枣糕原子模型能否解释这种现象？实验现象及分析实验现象及分析原子的核式结构模型（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照枣糕模型，粒子出现大角度散射有没有可能是原子中正电荷造成的？电子质量很小，对粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零点几度，发生大角度偏转的概率几乎是零枣糕模型无法解释粒子散射实验现象！实验现象及分析实验现象及分析原子的核式结构模型1、绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进；2、少数少数粒子发生了较大的偏转；极少数极少数粒子的偏转超过90；3、有的有的（个别）甚至几乎达到180；说明原子中绝大部分是空的。说明原子中绝大部分是空的。可见可见粒子受到较大的库仑力作用。粒子受到较大的库仑力作用。电量和质量分布范围很小，集中在一个核上。电量和质量分布范围很小，集中在一个核上。实验现象及分析实验现象及分析原子的核式结构模型带负电的电子在核外空间绕着核旋转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：原子核原子核：电子：电子 原子结构模型原子结构模型原子的核式结构模型根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。（1）原子的半径数量级约为10-10米、原子核半径数量级约为10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。也就是说原子由带电荷+Ze的核与核外Z个电子组成。（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。原子核的电荷和尺度原子核的电荷和尺度原子的核式结构模型1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核式模型，为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵。1937年10月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。欧内斯特卢瑟福1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭，并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）。卢瑟福生平简介卢瑟福生平简介原子的核式结构模型 卢瑟福卢瑟福(18711937)1899年命名 射线、射线；1902年提出原子自然衰变理论；19091911年，卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行了粒子散射实验。1911年提出原子的核式结构模型；1919年发现质子，预言中子；实现人工核反应。直接培养了11名诺贝尔奖获得者。被誉为原子物理学之父。卢瑟福杰出的贡献卢瑟福杰出的贡献原子的核式结构模型19211921年年卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖；19221922年年卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；19221922年年卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；19271927年年卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；19351935年年卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；19481948年年卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；19511951年年卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；19781978年年卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。桃李满天下桃李满天下原子的核式结构模型原子是由带电荷Ze的核与核外Z个电子组成的。电子数Z等于原子核所带正电荷数。原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。Ze是原子核的电荷，单位是库仑；Z是原子序数，也是原子核的电荷数，它表示原子核的电荷是一个电子电荷（绝对值）的多少倍。Z是没有单位的，或者说Z的单位是1。原子序数Z 等于核电荷与电子电荷大小的比值原子核的电荷、电子数、原子序数原子核的电荷、电子数、原子序数原子原子核核外电子质子中子原子的核式结构模型 原子核的电荷数:电荷数(Z)=质子数=原子序数原子核的符号:原子核的质量数:质量数(A)=核子数=质子数+中子数X为元素符号，Z为质子数，A 为质量数。核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数质量数（A）核子数质子数中子数原子核的表示方法原子核的表示方法原子的核式结构模型H H的三种同位素的三种同位素原子的核式结构模型 原子核的半径是很难测量的，一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15 m，而整个原子半径的数量级是10-10 m，两者相差十万倍之多。原子内部是十分“空旷”的通常用核半径描述核的大小原子核的尺度原子核的尺度