2019_2020学年高中物理第3章第2节原子的结构教案粤教版选修3_5

第二节原子的结构
[学习目标] 1.了解α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)3.知道原子和原子核大小的数量级，原子和原子核的组成及带电情况．(重点)4.了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力．
一、α粒子散射实验
1．汤姆生原子模型(葡萄干布丁模型)
汤姆生于1898年提出了原子模型，他设想原子是一个球体，带正电的部分均匀地分布在其中，质量很小的电子则像布丁中的葡萄干一样镶嵌在内(如图所示)．
2．α粒子散射实验
(1)实验装置：α粒子源、金箔、显微镜和荧光屏．
(2)实验现象：
α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.
二、原子的核式结构的提出
1．核式结构模型
原子的核式结构：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．
2．原子核的电荷与尺度
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金箔的厚薄对实验无影响．(×)
(2)α粒子大角度的偏转是电子造成的．(×)
(3)原子的质量几乎全部集中在原子核上．(√)
(4)原子中所有正电荷都集中在原子核内．(√)
(5)核电荷数等于质子数，也等于中子数．(×)
2．(多选)关于α粒子散射实验的现象，下列说法正确的是( )
A．绝大部分α粒子穿过金箔后，都不同程度发生了偏转
B．极少数α粒子偏转角度超过90°
C．α粒子发生偏转的原因是金原子核对它的库仑力
D．α粒子发生偏转的原因是金原子核与它发生碰撞时的碰撞力
BC [α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大的角度偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，A选项错误，B选项正确；造成α粒子散射角度大的原因，是受到的原子核的斥力比较大，C选项正确，D选项错误．]
3．(多选)α粒子散射实验结果表明( )
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
ABD [α粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子具有核式结构模型：原子中绝大部分是空的，全部正电荷都集中在原子核上，质量几乎全部都集中在原子核上，A、B、D选项正确，C
选项错误．]
α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生原子模型的正确性，实验结果却成了否定汤姆生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．否定汤姆生的原子结构模型
(1)质量远小于原子的电子，对α粒子的运动影响完全可以忽略，不应该发生大角度偏转．
(2)α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α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)α粒子的大角度偏转，否定汤姆生的原子结构模型．
3．大角度偏转的实验现象分析
(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．
(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分．按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α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α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反向弹回，这与α粒子散射实验相矛盾．
(3)实验现象表明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，α粒子大角度散射是不可能的．
【例1】(多选)如图为卢瑟福所做的α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( )
A．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
AC [在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方。