2022年高中物理第章原子结构第节原子的核式结构模型教师用书鲁科版选修- .pdf

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1、1 第 2 节原子的核式结构模型学 习 目 标知 识 脉 络1.知道 粒子散射实验的原理和实验结果(重点)2知道原子的核式结构模型(重点、难点)粒 子 散 射 实 验 先填空 1实验目的 粒子通过金箔时，用这些已知的粒子与金属内的原子相互作用，根据粒子的偏转情况来获得原子内部的信息2实验方法用由放射源发射的 粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的 粒子偏转情况3实验结果绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数 粒子发生了较大的偏转，有极少数 粒子偏转角超过了90，有的甚至被原路弹回，粒子被反射回来的概率竟然有 1/8_000.再判断 1 粒子散射实验主要实验器材有：放射

2、源、金箔、荧光屏、显微镜()2金箔的厚薄对实验无影响()3 粒子大角度的偏转是电子造成的()后思考 卢瑟福为何选用 粒子去轰击金箔？【提示】因为当时已经发现了 射线和 射线，并且，组成 射线的 粒子是具有很大动能的带电粒子，适合做轰击金属的“炮弹”另外，金具有较大的密度和很好的延展性，能够做成很薄的箔片名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -2 核心点击 1实验背景：粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做的一个著名的物理实验，实验的目的是想验证汤姆孙原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据在此基础上，卢瑟福提出了原子核式结构模型2否定汤姆孙的原子

3、结构模型(1)质量远小于原子的电子，对 粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转(2)粒子在穿过原子时，受到各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对 粒子运动方向的影响不会很大，也不应该发生大角度偏转(3)粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型3大角度偏转的实验现象分析(1)由于电子质量远小于 粒子质量，所以电子不可能使 粒子发生大角度偏转(2)使 粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使 粒子发生大角度偏转，更不能使 粒子反向弹回，这与 粒子散射实验相矛盾(3)实验现象表明

4、原子绝大部分是空的，原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，粒子大角度散射是不可能的1关于 粒子散射实验，下列说法正确的是()A该实验在真空环境中进行B带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C荧光屏上的闪光是散射的 粒子打在荧光屏上形成的D荧光屏只有正对 粒子源发出的射线方向上才有闪光E不用荧光屏也可用显微镜直接观察 粒子散射情况【解析】本题考查 粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解 粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项对于D项，考虑到有少数的 粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，D错误，A、B、C正确；粒子必须借助于荧光屏观察，E错误

5、【答案】ABC 2如图 2-2-1 为卢瑟福所做的 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，下列说法中正确的是()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -3 图 2-2-1A相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光D放在C、D位置时屏上观察不到闪光E放在C、D位置时屏上仍能观察到一些闪光，只是在D处观察到的闪光次数比在C处还要少【解析】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

6、发生大角度偏转，极少数 粒子偏转角度大于90，极个别 粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错误，C、E正确【答案】ACE 解决 粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理(2)核外电子不会使 粒子的速度发生明显改变(3)汤姆孙的原子模型不能解释 粒子的大角度散射(4)少数 粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些 粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用(5)绝大多数 粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内卢瑟福的原子模型及原

7、子大小 先填空 1核式结构模型(1)原子的内部有一个很小的核，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，带负电的电子绕核运动名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -4(2)原子的核式结构模型又被称为行星模型2原子的大小(1)原子直径数量级：1010 m.(2)原子核直径数量级：1015_m.再判断 (1)原子内部正电荷是均匀分布的()(2)原子的质量是均匀分布的()(3)原子的几乎全部质量都集中在原子核内()后思考 卢瑟福的原子模型是如何解释 粒子散射实验结果的？【提示】粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向也改变很小只有当

8、粒子十分接近核时，才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转由于核很小，粒子十分接近的机会很小，所以绝大多数 粒子基本上仍沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转 核心点击 1汤姆孙的原子结构模型与卢瑟福的原子核式结构对比汤姆孙的葡萄干面包模型卢瑟福的原子核式模型分布情况正电荷和质量均匀分布，负电荷镶嵌在其中正电荷和几乎全部质量集中在原子中心的一个极小核内，电子质量很小，分布在很大空间内受力情况 粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零少数靠近原子核的 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偏转情况不会发生大角度偏转，更不会被弹回绝大多数 粒子运动方向不变，少数 粒子

9、发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度超过90，有的甚至被弹回分析结论不符合 粒子散射现象符合 粒子散射现象2.原子的核式结构模型对 粒子散射实验结果的解释：(1)当 粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，粒子就像穿过名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -5“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 粒子不发生偏转(2)只有当 粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转(3)如果 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 2-2-

10、2所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90.图 2-2-23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，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 4.如图 2-2-3 所示，根据 粒子散射实验，卢

11、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()【导学号：18850026】图 2-2-3名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -6 A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

12、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 5在 粒子散射实验中，根据 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

13、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 1091926.641 02772 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 6 页，共 6 页 -