2022年高中物理第章原子结构原子的核式结构模型教师用书教科版选修- .pdf

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1、1 原子的核式结构模型学 习 目 标知 识 脉 络1. 了解 粒子散射实验器材、实验原理和实验现象( 重点 ) 2. 知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容( 重点、难点 ) 3. 了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力( 重点 ) 4. 知道经典理论无法解释原子的稳定性和电磁波频谱的分立特征. 粒 子 散 射 实 验 先填空 1汤姆孙原子模型1904 年， J.J. 汤姆孙提出了影响较大的“枣糕模型”，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“浸浮”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上2 粒子散射实验(1) 实验装置： 粒子源、金箔、可移动探测器(2) 实验现象绝大多数的 粒子穿过金

2、箔后仍沿原来的方向前进少数 粒子发生了大角度的偏转极少数 粒子的偏转角大于90，甚至有极个别 粒子被反弹回来(3) 实验意义： 卢瑟福通过 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 再判断 1卢瑟福为了证实汤姆孙原子模型的正确性进行了 粒子散射实验 ( )2 粒子散射实验中大多数 粒子发生了大角度偏转或反弹( )3卢瑟福否定了汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型( ) 后思考 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - -

3、- - - 2 1 粒子发生大角度散射的原因是什么？【提示】 粒子带正电， 粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射2汤姆孙的原子结构模型为什么被卢瑟福否定掉？【提示】按照汤姆孙的“枣糕”原子模型， 粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的， 粒子不产生偏转；如果 粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当于一部分被抵消， 粒子偏转很小；如果 粒子正对着电子射来，质量远小于 粒子的电子不可能使 粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹所以 粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型1装置放射源、金箔、可移动探测器等，如图2-2-1 所示图 2

4、-2-12现象及解释(1) 绝大多数的 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进大多数 粒子离金原子核较远(2) 少数 粒子发生较大的偏转发生较大偏转的 粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大(3) 极少数 粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180. 正对或基本正对着金原子核入射的 粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原子核3实验的注意事项(1) 整个实验过程在真空中进行(2) 金箔需要做得很薄， 粒子才能穿过(3) 使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄另外一点就是金的原子序数大， 粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显1如图 2-2-2 所示为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验的装置

5、示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 图 2-2-2A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位置稍少些C放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比A位置少很多D放在C、D位置时，屏上观察不到闪光E放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【解

6、析】在卢瑟福 粒子散射实验中， 粒子穿过金箔后，绝大多数 粒子仍沿原来的方向前进， 故 A正确；少数 粒子发生较大偏转， 极少数 粒子偏转角度超过90，极个别 粒子被反射回来，故B、D错误， C、E正确【答案】ACE 2由 粒子的散射实验可以得出的正确结论有( ) 【导学号： 11010020】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原子内有中子D原子的质量几乎全部都集中在原子核上E原子中存在着带负电的电子【解析】卢瑟福由 粒子散射实验得到的结论有：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原子核内，带负电的电子在核外的空间运动【答案】ABD 3

7、在卢瑟福 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个 粒子经历金箔散射过程的径迹，其中一定不符合实验事实的是( ) 【解析】 粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 化越明显【答案】ABD 分析 粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为 . “大角度偏转”只是少数粒子的行为. 粒子散射实验是

8、得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键. 通过对 粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景 . 核 式 结 构 模 型 及 与 经 典 理 论 的 矛 盾 先填空 1核式结构模型卢瑟福提出的新的原子结构模型，在原子中间有一个体积很小、带正电荷的核， 而电子在核外绕核运动，这种结构称为原子的“核式结构模型”2原子核的电荷与尺度3原子的核式结构模型与经典理论的矛盾用经典电磁理论在解释原子结构的稳定性和电磁波谱的分立特征时遇到了困难 再判断 1原子的质量几乎全部集中在原子核上( )2原子中所有正电荷都集中在原子核内( )3核电荷数等于质子数，也

9、等于中子数( ) 后思考 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 1汤姆孙发现电子后建立了“枣糕”模型，卢瑟福根据 粒散射实验推翻了“枣糕”模型，建立了核式结构模型卢瑟福的核式结构模型是最科学的吗？【提示】卢瑟福的核式结构模型是比汤姆孙的“枣糕”模型更科学的模型，但不是最科学的模型，随着人们认识水平的不断提高，原子结构模型也在不断更新2根据经典的电磁理论，电磁波的频谱是怎样的？而实际看到的电磁波的频谱是怎样的？【提示

10、】根据经典理论， 原子可以辐射各种频率的光，即电磁波的频谱应该总是连续的实际看到的电磁波的频谱是分立的线状谱1原子的核式结构与原子的枣糕模型的区别核式结构枣糕模型分布情况原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里，电子绕核高速旋转原子是充满了正电荷的球体，电子均匀嵌在原子球体内受力情况少数靠近原子核的 粒子受到的库仑力大，而大多数离核较远的 粒子受到的库仑力较小 粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零偏转情况绝大多数 粒子运动方向不变， 少数 粒子发生大角度偏转，极少数 粒子偏转角度超过90，有的甚至被弹回不会发生大角度偏转，更不会被弹回分析情况符合 粒子散射现象不符合 粒子

11、散射现象2. 原子内的电荷关系：对于中性原子所有电子带的负电荷之和等于原子核所带的正电荷4关于原子核式结构理论说法正确的是( ) A是通过发现电子现象得出来的B是通过 粒子散射现象得出来的C原子的中心有个核，叫作原子核D原子的正电荷均匀分布在整个原子中E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【解析】原子的核式结构模型是在 粒子的散射实验结果的基础上提出的，A错误，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - -

12、 - - - 6 B正确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， C正确， D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， E正确【答案】BCE 5如图 2-2-3 所示，根据 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 粒子的运动轨迹在 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( ) 图 2-2-3A动能先减小，后增大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E 粒子在a点和c点的速度大小相等【解析】根据卢瑟福提出的核式结

13、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 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、C、E正确，B错误；a、b、c三点的场强大小关系EaEcEb，故 粒子的加速度先变大，后变小，D错误【答案】ACE 6以下论断中正确的是( ) 【导学号： 11010021】A按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原

14、子核内C按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，也能用于解释原子世界的现象E面对经典电磁理论遇到的困难，丹麦物理学家玻尔发展了原子的核式结构模型【解析】卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 世界的现象，故A、B、E正确， C、D错误【答案】ABE 7在 粒子散射实验中，根

15、据 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 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 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Epkq1q2r，r为距点电荷的距离 粒子质量为6.641027 kg) 【解析】当 粒子靠近原子核运动时， 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 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12mv2kq1q2d. d2kq1q2mv229.0 1091926.64102772 m 2.7 1014 m. 【答案】2.7 1014 m 分析 粒子散射实验中的力电问题常用的规律(1) 库仑定律：Fkq1q2r2，用来分析 粒子和原子核间的相互作用力(2) 牛顿第二定律： 该实验中 粒子只受库仑力， 可根据库仑力的变化分析加速度的变化(3) 功能关系：根据库仑力做功，可分析动能的变化，也能分析电势能的变化(4) 原子核带正电，其周围的电场相当于正点电荷的电场，注意应用其电场线和等势面的特点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -