【物理】2023-2024学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 原子的核式结构模型 课件.pptx

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1、第第2节原子的核式结构模型节原子的核式结构模型 学科素养与目标要求学科素养与目标要求 物理观念物理观念：1.了解了解粒子散射实验的原理粒子散射实验的原理、现象和结论现象和结论。2知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义知道卢瑟福的原子核式结构内容和意义。3知道原子和原子核大小的数量级知道原子和原子核大小的数量级。科科学学思思维维：1.领领会会卢卢瑟瑟福福原原子子核核式式结结构构实实验验的的科科学学方方法法，培培养养学学生生的的抽抽象象思维能力和想象能力思维能力和想象能力。2利用动力学观点与方法分析利用动力学观点与方法分析粒子运动情形与轨迹粒子运动情形与轨迹。3利用能量观点分析计算库仑力对利用能量观点

2、分析计算库仑力对粒子做功情况粒子做功情况。必备知识 自主学习关键能力 合作探究课时作业 巩固演练课堂检测 素养达标一、一、粒子散射实验粒子散射实验1实验装置实验装置(如图如图)：2实验方法实验方法用用由由放放射射源源发发射射的的粒粒子子束束轰轰击击_，利利用用荧荧光光屏屏接接收收，探探测测通通过过_后的后的粒子分布情况粒子分布情况。3实验结果实验结果_粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后仍仍沿沿_方方向向前前进进，但但是是有有_粒粒子子发发生生了了_偏偏转转，有有_粒粒子子的的偏偏转转角角超超过过了了_，有有的的甚甚至至被被_，粒子被反射回来的概率竟然有粒子被反射回来的概率竟然有_。金箔金箔 金箔金箔

3、 绝大多数绝大多数 原来的原来的 少数少数 较大的较大的 极少数极少数 90 原路弹回原路弹回 二、卢瑟福原子模型二、卢瑟福原子模型1核式结构模型核式结构模型原原子子内内部部有有一一个个很很小小的的核核，称称为为_，原原子子的的_以以及及_都都集集中中在在_内内，带带负负电电的的_绕绕核核运运动动。原原子子的核式结构模型又被称为的核式结构模型又被称为_模型模型。2原子的大小原子的大小(1)原子直径数量级：原子直径数量级：_m。(2)原子核直径数量级：原子核直径数量级：_m。原子核原子核 全部正电荷全部正电荷 几乎全部的质量几乎全部的质量 原子核原子核 电子电子 行星行星 1010 1015 自

4、主评价自主评价1判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)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“葡萄干面包葡萄干面包”原子模型。原子模型。()(2)卢卢瑟瑟福福的的核核式式结结构构模模型型认认为为原原子子中中带带正正电电的的部部分分体体积积很很小小，电电子子在在正正电电体外面运体外面运动动。()(3)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。()(4)对对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷旷。()2(多选多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是()A解

5、释解释粒子散射现象粒子散射现象B用用粒子散射的实验数据估算原子核的大小粒子散射的实验数据估算原子核的大小C卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的解解析析：粒粒子子散散射射实实验验现现象象与与汤汤姆姆孙孙的的枣枣糕糕模模型型相相矛矛盾盾，卢卢瑟瑟福福的的原原子子核核式式结结构构模模型型合合理理解解释释了了该该实实验验现现象象，并并通通过过实实验验数数据据估估算算出出了了原原子子核核直直径径的的数数量量级级为为1015 m，故故A、

6、B正正确确；卢卢瑟瑟福福通通过过粒粒子子散散射射实实验验，提提出出了了原原子子是是由由原原子子核核和和核核外外电电子子组组成成的的，但但不不能能说说明明原原子子核核内内存存在在质质子子，故故C错错误误；卢卢瑟瑟福福通通过过粒粒子子散散射射实实验验提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模型型，但但不不能能证证明明原子核是由质子和中子组成的，故原子核是由质子和中子组成的，故D错误。错误。答案：答案：AB要点要点1粒子散射实验现象的分析与理解粒子散射实验现象的分析与理解探探究究导导入入如如图图所所示示为为1909年年英英籍籍物物理理学学家家卢卢瑟瑟福福指指导导他他的的学学生生盖盖革革和和马斯顿进

7、行马斯顿进行粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：(1)什么是什么是粒子？粒子？(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？(3)实验现象如何？实验现象如何？(4)少数少数粒子发生大角度散射的原因是什么？粒子发生大角度散射的原因是什么？提提示示：(1)粒粒子子(He)是是从从放放射射性性物物质质中中发发射射出出来来的的快快速速运运动动的的粒粒子子，实实质质是失去两个电子的氦原子核是失去两个电子的氦原子核。质量是电子的质量是电子的7 300倍倍。(2)粒子源：把放射性元素钋放在带小

8、孔的铅盒中粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的放射出高能的粒子粒子。带荧光屏的放大镜：观察带荧光屏的放大镜：观察粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。实实验验过过程程：粒粒子子经经过过一一条条细细通通道道，形形成成一一束束射射线线，打打在在很很薄薄的的金金箔箔上上，由由于于金金原原子子中中的的带带电电粒粒子子对对粒粒子子有有库库仑仑力力的的作作用用，一一些些粒粒子子会会改改变变原原来来的的运运动动方方向向。带带有有放放大大镜镜的的荧荧光光屏屏可可以以沿沿题题图图中中虚虚线线转转动动，以以统统计计向向不不同同方向散射的方向散射的粒子的数目粒子的数目。(3

9、)粒粒子子散散射射实实验验的的实实验验现现象象：绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后，基基本本上上仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，但但有有少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转，偏偏转转的的角角度度甚甚至至大大于于90。(4)粒子带正电粒子带正电，粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射。1粒子散射实验装置粒子散射实验装置(如图如图)2实验现象实验现象(如图如图)(1)绝大多数的绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。(2)少数少数粒子发生较大的偏转粒子发生较大的偏转。(3)极少

10、数极少数粒子偏转角度超过粒子偏转角度超过90，有的几乎达到有的几乎达到180。3实验现象的分析实验现象的分析(1)核外电子不会使核外电子不会使粒子的速度发生明显改变粒子的速度发生明显改变。(2)汤姆孙的原子模型不能解释汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射粒子的大角度散射。(3)少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转，甚甚至至反反弹弹回回来来，表表明明这这些些粒粒子子在在原原子子中中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用。(4)绝绝大大多多数数粒粒子子在在穿穿过过厚厚厚厚的的金金原原子子层层时时运运动动方方向向没没有有明明显显变

11、变化化，说说明明原原子子中中绝绝大大部部分分是是空空的的，原原子子的的正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在体体积积很很小小的核内的核内。典例典例1(多选多选)卢瑟福和他的学生用卢瑟福和他的学生用粒子轰击不同的金属粒子轰击不同的金属，并同时进并同时进行观测行观测，经过大量的实验经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构最终确定了原子的核式结构。如图为该实验如图为该实验的装置的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用当用粒子轰击粒子轰击金箔时金箔时，在不同位置进行观测在不同位置进行观测，如果观测的时间相同如果观测的时间相同，则下列说

12、法正确则下列说法正确的是的是()A在在1处看到的闪光次数最多处看到的闪光次数最多B2处的闪光次数比处的闪光次数比4处多处多C3和和4处没有闪光处没有闪光D4处有闪光但次数极少处有闪光但次数极少 解解析析 在在卢卢瑟瑟福福粒粒子子散散射射实实验验中中，粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后，绝绝大大多多数数粒粒子子仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，则则在在1处处看看到到的的闪闪光光次次数数最最多多，故故A正正确确；少少数数粒粒子子发发生生大大角角度度偏偏转转，极极少少数数粒粒子子偏偏转转角角度度大大于于90，极极个个别别粒粒子子被被反反弹弹回回来，在来，在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少，故位置

13、观察到的闪光次数依次减少，故C错误，错误，B、D正确。正确。答案答案 ABD规律总结规律总结解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：(1)明确实验装置的组成及各部件的作用。明确实验装置的组成及各部件的作用。(2)弄弄清清实实验验现现象象，知知道道“绝绝大大多多数数”“”“少少数数”和和“极极少少数数”粒粒子子的的运运动动情况及原因。情况及原因。1粒子散射实验中粒子散射实验中，不考虑电子和不考虑电子和粒子的碰撞影响粒子的碰撞影响，是因为是因为()A粒子与电子根本无相互作用粒子与电子根本无相互作用B粒子受电子作用的合力为零粒子受电子作用的合力为零，是因为电子

14、是均匀分布的是因为电子是均匀分布的C粒子和电子碰撞时受力极小粒子和电子碰撞时受力极小，可忽略不计可忽略不计D电子很小电子很小，粒子碰撞不到电子粒子碰撞不到电子答案：答案：C要点要点2原子的核式结构模型与原子核的组成原子的核式结构模型与原子核的组成1原子的核式结构模型原子的核式结构模型在在原原子子的的中中心心有有一一个个很很小小的的核核，称称为为原原子子核核，原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部的质量都集中在原子核里部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动带负电的电子在核外空间运动。2原原子子内内的的电电荷荷关关系系：原原子子核核的的电电荷荷数数与与核核外外的的电电子子

15、数数相相等等，非非常常接接近近原原子的原子序数子的原子序数。3原原子子核核的的组组成成：原原子子核核由由质质子子和和中中子子组组成成，原原子子核核的的电电荷荷数数等等于于原原子子核核的质子数的质子数。4原子核的大小：原子核的大小：原子直径的数量级为原子直径的数量级为1010 m，原子核直径的数量级为原子核直径的数量级为1015 m，原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一，体积只相当于原体积只相当于原子体积的子体积的1015。典典例例2(多多选选)根根据据卢卢瑟瑟福福的的原原子子核核式式结结构构理理论论，下下列列对对原原子子结结构构的的认认识识中中，正确

16、的是正确的是()A原子中绝大部分是空的原子中绝大部分是空的，原子核很小原子核很小B电子在核外运动电子在核外运动，库仑力提供向心力库仑力提供向心力C原子的全部正电荷都集中在原子核里原子的全部正电荷都集中在原子核里D原子核的直径大约为原子核的直径大约为1010 m 解解析析 卢卢瑟瑟福福粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果否否定定了了关关于于原原子子结结构构的的汤汤姆姆孙孙模模型型，提提出出了了关关于于原原子子的的核核式式结结构构学学说说，并并估估算算出出原原子子核核半半径径的的数数量量级级为为1015 m，原原子子半半径径的的数数量量级级为为1010 m，原原子子半半径径是是原原子子核核半半径径

17、的的十十万万倍倍，所所以以原原子子内内部部是是十十分分“空空旷旷”的的，核核外外带带负负电电的的电电子子由由于于受受到到带带正正电电的的原原子核的吸引而绕核旋转，所以子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，正确，D错误。错误。答案答案 ABC要点要点3粒子散射实验中粒子散射实验中粒子的轨迹与受力粒子的轨迹与受力1粒子的运动情况粒子的运动情况在在离离原原子子核核较较远远处处，粒粒子子近近似似做做匀匀速速直直线线运运动动。在在粒粒子子靠靠近近原原子子核核的的运运动动过过程程中中，库库仑仑斥斥力力随随运运动动距距离离和和运运动动方方向向的的变变化化而而变变化化，是是变变力力。所所以以粒粒子子做做变

18、变速速运运动动，当当运运动动方方向向与与粒粒子子和和原原子子核核的的连连线线不不在在同同一一方方向向上上时时，粒粒子子做做变变速速曲曲线线运运动动，受受库库仑仑斥斥力力作作用用，曲曲线线向向原原子子核核外外侧侧弯弯曲曲且且库库仑仑斥力方向与速度方向分布于斥力方向与速度方向分布于轨轨迹两迹两侧侧。2库仑力对库仑力对粒子的做功情况粒子的做功情况(1)当当粒子靠近原子核时粒子靠近原子核时，库仑力做负功库仑力做负功，电势能增加电势能增加。(2)当当粒子远离原子核时粒子远离原子核时，库仑力做正功库仑力做正功，电势能减小电势能减小。典例典例3如图所示为卢瑟福的如图所示为卢瑟福的粒子散射实验粒子散射实验，、

19、两条线表示实验中两条线表示实验中粒子运动的轨迹粒子运动的轨迹，则沿则沿所示方向射向原子核的所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为粒子可能的运动轨迹为()A轨迹轨迹aB轨迹轨迹bC轨迹轨迹cD轨迹轨迹d 解解析析 卢卢瑟瑟福福通通过过研研究究粒粒子子散散射射提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模型型，正正电电荷荷全全部部集集中中在在原原子子核核内内，粒粒子子带带正正电电，同同种种电电荷荷相相互互排排斥斥，因因离离原原子子核核越越近近，受受到到的的库库仑仑斥斥力力越越强强，则则偏偏转转程程度度越越大大，所所以以沿沿所所示示方方向向射射向向原原子子核核的的粒子可能的运动轨迹为粒子可能的运动轨

20、迹为a，故，故A正确，正确，B、C、D错误。错误。答案答案 A2如图所示如图所示，根据根据粒子散射实验粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型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面图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面，实线表示一个实线表示一个粒子的运粒子的运动轨迹动轨迹。在在粒子从粒子从A运动到运动到B再运动到再运动到C的过程中的过程中，下列说法中正确的下列说法中正确的是是()A动能先增大后减小动能先增大后减小B电势能先减小后增大电势能先减小后增大C电场力先做负功后做正功电场力先做负功后做正功，总功等于零总功等于零D加速度先减小后增大加速度先减小后增大答案

21、：答案：C1如图所示为卢瑟福如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆图中的显微镜可在圆周轨道上转动周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散粒子在各个角度的散射情况射情况。下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A在在图图中中的的A、B两两位位置置分分别别进进行行观观察察，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数一样多数一样多B在图中的在图中的B位置进行观察位置进行观察，屏上观察不到任何闪光屏上观察不到任何闪光C卢卢瑟瑟福福选选用用不不同同重重金金属属箔箔片片作作为为粒粒子子散散射射

22、的的靶靶，观观察察到到的的实实验验结结果果基基本相似本相似D粒子发生散射的主要原因是粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反弹粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解解析析：粒粒子子散散射射实实验验现现象象：绝绝大大多多数数粒粒子子沿沿原原方方向向前前进进，少少数数粒粒子子有有大大角角度度散散射射，所所以以A处处观观察察到到的的粒粒子子数数多多，B处处观观察察到到的的粒粒子子数数少少，A、B错错误误；粒粒子子发发生生散散射射的的主主要要原原因因是是受受到到原原子子核核库库仑仑斥斥力力的的作作用用，D错错误误，C正确。正确。答案：答案：C2(多选多选)关于关于粒子散射实验粒子散射实验，下列说

23、法中正确的是下列说法中正确的是()A该实验说明原子中正电荷是均匀分布的该实验说明原子中正电荷是均匀分布的B粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用C只只有有少少数数粒粒子子发发生生大大角角度度散散射射的的原原因因是是原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质量集中在一个很小的核上质量集中在一个很小的核上D卢瑟福根据卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构理论粒子散射实验提出了原子核式结构理论解解析析：在在粒粒子子散散射射实实验验中中，有有少少数数粒粒子子发发生生大大角角度度偏偏转转说说明明三三点点：一一是是原原子子内内有有一一

24、质质量量很很大大的的物物质质存存在在；二二是是这这一一物物质质带带有有较较大大的的正正电电荷荷；三三是是这这一一物物质质的的体体积积很很小小，但但不不能能说说明明原原子子中中正正电电荷荷是是均均匀匀分分布布的的，故故A错错误误，B、C正正确确；卢卢瑟瑟福福依依据据粒粒子子散散射射实实验验的的现现象象提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构理理论论，D正确。正确。答案：答案：BCD3(多选多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()A原子的中心有个核原子的中心有个核，称为原子核称为原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全

25、部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D带负电的电子在核外绕着核旋转带负电的电子在核外绕着核旋转解解析析：卢卢瑟瑟福福原原子子核核式式结结构构理理论论的的主主要要内内容容是是：在在原原子子的的中中心心有有一一个个很很小小的的核核，称称为为原原子子核核，原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核核内内，带带负负电电的的电电子子在在核核外外空空间间绕绕着着核核旋旋转转，由由此此可可见见B错错误误，A、C、D正确。正确。答案：答案：ACD4如图所示为卢瑟福如图所示为卢瑟福粒子散射实验的金原子核和两个粒子散射实验的金原子核和两个粒子的径迹粒子的径迹，其其中可能正确的是中可能正确的是()解解析析：粒粒子子与与金金原原子子核核都都带带正正电电，相相互互排排斥斥，粒粒子子径径迹迹越越靠靠近近金金原原子子核核，所所受受库库仑仑斥斥力力越越大大，运运动动方方向向的的偏偏转转角角度度就就越越大大，根根据据这这个个特特点点可可以以判判断断只有只有A正确。正确。答案：答案：A