原子核式结构
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
《原子的核式结构》 作业设计方案
《原子的核式结构》作业设计方案一、作业目标1、帮助学生理解原子的核式结构模型的基本概念和特点。
2、培养学生运用核式结构模型解释原子现象的能力。
3、强化学生对微观世界物质结构的科学思维和探究精神。
二、作业内容1、知识回顾（1）让学生简述汤姆孙的原子模型，并指出其局限性。
（2）提问学生α粒子散射实验的现象和结论。
2、概念理解（1）画出原子的核式结构模型示意图，并标注原子核和电子的位置、大小比例关系。
（2）解释为什么原子核带正电，而电子带负电。
3、计算练习（1）已知某种原子的原子核半径为 10^－15 米，电子在离核 10^－10 米处运动，计算电子受到原子核的库仑力大小。
（2）若原子核所带电荷量为＋Ze，电子所带电荷量为 e，计算原子核与电子之间的电势能。
4、应用拓展（1）解释为什么原子通常呈电中性。
（2）探讨当原子失去或得到电子时，原子的核式结构会发生怎样的变化。
5、实验设计（1）假设你要通过实验验证原子的核式结构，设计一个简单的实验方案，并说明实验原理和预期结果。
（2）思考在实际操作中可能会遇到哪些困难，以及如何解决这些困难。
三、作业形式1、书面作业（1）完成上述的概念理解、计算练习和应用拓展部分的题目，要求书写工整、步骤清晰。
（2）撰写一篇关于原子的核式结构对现代科学发展影响的短文，字数不少于 500 字。
2、实践作业（1）利用身边的材料（如小球、丝线等）制作一个简单的原子模型，拍照并附上简短的说明。
（2）以小组为单位，进行关于原子的核式结构的讨论，并记录讨论过程和结果，形成报告。
四、作业时间安排1、书面作业安排在课后两天内完成，预计花费时间约 90 分钟。
2、实践作业在一周内完成，其中制作模型预计花费时间 60 分钟，小组讨论和报告撰写预计花费时间 120 分钟。
五、作业评价1、书面作业（1）对概念理解和计算练习部分，根据答案的准确性和步骤的完整性进行评分。
（2）短文部分主要评价学生对核式结构与现代科学发展关系的理解深度、逻辑清晰度和语言表达能力。
原子核式结构模型
原子核式结构模型
1 什么是原子核式结构模型
原子核式结构模型是指以原子核为中心，以其结构核素为外围组成的一种模型，是现代物理学提出的一种量子力学模型。
根据这种模型，原子核由质子和中子构成，其外围有质子、中子和费米子存在，使原子核具有特殊的结构。
2 原子核式结构模型的特点
1、核子的发明：今年是发现原子核的百年纪念，由爱因斯坦和玻尔在1905年提出核子模型，只有由正质子、负质子和中子组成。
2、结构特性：原子核由核子和核质子共同构成，核子质量极小，要比中子大2000倍以上，构成原子核的核质子的构成数量为其质量的比例，有的原子核还带有中性的费米子。
3、区别：原子核式结构模型与物理学里的分子模型完全不同，分子模型是以分子的中心的分子键为中心的，原子核式结构模型是以原子核的结构核素构成一个完整的模型。
3 原子核式结构模型的应用
原子核模型对物理学、化学、核物理学等多领域有重大影响，它可以解释原子中核子的形成、核素的变异等现象，为大规模原子核研究奠定了坚实的理论基础。
此外，它还可以用来解释原子构型的形成
以及其价态间的相互作用等，广泛应用于原子核反应和量子表现、原子与微粒子的测定等。
第一章 原子的核式结构
质量最轻的氢原子：1.673×10-27kg
原子质量的数量级：10-27kg——10-25kg 原子的半径－ 10-1０ m（0.1nm）
二、 汤姆逊原子模型－布丁模型 1903年英国科学家汤姆逊提出 “葡萄干蛋糕 ”式原子模型或称为“西瓜”模型－原子中正电 荷和质量均匀分布在原子大小的弹性实心球内， 电子就象西瓜里的瓜子那样嵌在这个球内。
一
盖革－马斯顿实验
实验结果：大多数散射角很小，约1/8000散射大于90°； 极个别的散射角等于180°。
这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难以置信好比你 对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果却被顶了回来打在自己身 上－卢瑟福的话
二
汤姆逊模型的困难
近似 1 ：粒子散射受电子的影响忽略不 计，只须考虑原子中带正电而质量大的 部分对粒子的影响。 近似2：只受库仑力的作用。 当r>R时，原子受的库仑斥力为：
p 最大散射角： tg p 4Ze 2 4Ze 2 4 2 ~ 10 4 0 R发生 , 散射角大于 3° 的 比 1% 少 得 多 ； 散 射 角 大 于 90° 的 约 为 10-3500. 必须重新寻找原子的结构模型。 困难：作用力F太小，不能发生大角散射。 解决方法：减少带正电部分的半径R，使作用力增大。
F 1 4 0 2Ze 2 r2
2 2 Ze 当r<R时，原子受的库仑斥力为： F r 3 4 0 R 2 1 2 Ze 当r=R时，原子受的库仑斥力最大： Fmax 4 0 R 2
1
4Ze 2 粒子受原子作用后动量发生变化：p Fmax t 4 0 RV
三
卢瑟福的核式模型
原子序数为 Z的原子的中心 ,有一 个带正电荷的核 ( 原子核 ),它所带的 正电量 Ze , 它的体积极小但质量很 大 , 几乎等于整个原子的质量 , 正常 情况下核外有 Z 个电子围绕它运动。 定性地解释：由于原子核很小，绝大部分粒 子并不能瞄准原子核入射，而只是从原子核 周围穿过，所以原子核的作用力仍然不大， 因此偏转也很小，也有少数粒子有可能从原 子核附近通过，这时，r较小，受的作用力较 大，就会有较大的偏转，而极少数正对原子 核入射的 粒子，由于 r 很小，受的作用力很 大，就有可能反弹回来。所以卢瑟福的核式 结构模型能定性地解释α 粒子散射实验。
卢瑟福的原子核式结构模型
卢瑟福的原子核式结构模型
卢瑟福的原子核式结构模型是20世纪初物理学研究的重要成果之一。
这一模型通过实验证明了原子不是一个均质的球体，而是由一个小而重的原子核和围绕它旋转的电子构成。
此模型的提出，对于人们理解原子结构的本质具有重要意义。
卢瑟福实验的基本原理是，通过将一个α粒子（即带有两个质子和两个中子的氦原子核）轰击到一个金箔上，通过观察α粒子的散射方向来确定原子的结构。
实验结果表明，大部分的粒子通过金箔而不受到偏转，但有一部分粒子受到了较大的偏转。
这表明原子中存在着一个小而重的原子核，而电子则围绕在原子核周围。
卢瑟福模型的核心思想是，原子结构由一个小而重的原子核和围绕其运动的电子构成。
原子核包含质子和中子，质子带有正电荷，中子不带电。
电子则带有负电荷。
原子核的大小约为10^-15米，而整个原子的大小约为10^-10米。
卢瑟福模型对于人们理解化学反应、放射性衰变等现象具有重要意义。
例如，核反应是指原子核之间的反应，而非电子之间的反应。
放射性衰变也是指原子核的变化，而非电子的变化。
此外，原子核式结构模型也为原子核物理学和核能技术的发展提供了重要的理论基础。
卢瑟福的原子核式结构模型是一项重要的物理学成果，它通过实验证明了原子结构由一个小而重的原子核和围绕其运动的电子构成。
这一模型对于人们理解化学反应、放射性衰变等现象具有重要意义。
原子核式结构模型卢瑟福
原子核式结构模型卢瑟福原子核式结构模型卢瑟福引言原子核式结构模型是科学家卢瑟福在1911年提出的，它为人们理解原子的内部结构提供了重要的线索。
本文将从实验原理、实验过程、实验结果和结论等方面详细介绍卢瑟福的原子核式结构模型。
一、实验原理1.1 原子核和电子在学习卢瑟福原子核式结构模型之前，我们需要先了解什么是原子核和电子。
原子核是由质子和中子组成的，质量大约为电子质量的2000倍，而电子则是带有负电荷的基本粒子。
1.2 α粒子α粒子是一种带有正电荷的粒子，由两个质子和两个中性粒子组成。
它具有高速运动能力，并能穿透物体。
1.3 散射现象散射现象指入射粒子与目标物质发生碰撞后改变方向或速度的现象。
散射角度越大，则入射粒子与目标物质之间相互作用越小。
二、实验过程2.1 实验装置卢瑟福使用了一台放射性源、一块金箔和一个探测器的实验装置。
放射性源发出α粒子，经过金箔后被探测器接收。
2.2 实验步骤卢瑟福将α粒子从放射源中释放出来，让它们穿过金箔，并在探测器上进行检测。
他还记录了散射角度和散射粒子数目等数据。
2.3 实验结果卢瑟福的实验结果表明，大多数α粒子穿过金箔而不受到任何影响。
然而，一小部分α粒子发生了强烈的偏转或反弹。
三、实验结果分析3.1 结果解释卢瑟福根据实验结果推断，原子核在原子中的体积非常小，只占整个原子体积的很小一部分。
这是因为大多数α粒子能够穿透金箔并被探测器接收。
3.2 原子核式结构模型基于他的实验结果，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
该模型认为原子由一个带正电荷的核和围绕核运动的带负电荷的电子组成。
原子核的大小非常小，但它却包含了原子中大部分的质量。
四、结论卢瑟福的原子核式结构模型为人们理解原子内部结构提供了重要线索。
它揭示了核和电子之间相互作用的基本规律，对后来的原子理论研究产生了深远影响。
原子核式结构模型
原子核式结构模型原子核式结构模型是一种描述原子内部结构的模型，它将原子的中心部分称为原子核，核外电子以云状分布在原子核周围。
该模型由英国的物理学家Rutherford于1911年提出，他通过一系列的金箔散射实验得出了这一结构模型。
在Rutherford的实验中，他使用了一个金箔和一个细小的放射性源，将放射性源发射出的α粒子射向金箔。
他观察到，射向金箔的大部分α粒子直接穿过金箔而没有发生任何偏转，但也有少数α粒子发生了较大角度的散射。
这个实验结果对于当时普遍认为原子是一个均匀分布的物质，或是由电子与正电荷均匀分布的"杏仁布丁模型"提出了挑战。
根据实验结果，Rutherford提出了原子核式结构模型：1.大部分的α粒子直接穿过金箔而没有发生偏转，说明原子内有一个非常小而且带有正电荷的核心，这个核心所占据的体积与整个原子相比非常小。
2.少数的α粒子发生了较大角度的散射，说明原子核带有正电荷，并且具有较高的密度。
3.原子核中带有正电荷，质量相对较大的粒子，这些粒子被称为质子。
4.原子核中可能还存在中性的、质量相对较大的粒子，这些粒子被称为中子。
这个假设后来得到了实验证实。
5.核外电子以一种云状的分布环绕在原子核周围，构成了原子的外部结构。
然而，原子核式结构模型仍然存在着一些问题和局限性。
例如，它无法解释电子如何在原子核附近运动，以及原子中质子和电子如何保持静止的平衡。
因此，在20世纪初，科学家们开始发展量子力学的理论来更加全面地描述原子内部结构。
总的来说，原子核式结构模型是一个革命性的模型，它的提出对原子结构的认识产生了重大影响。
虽然它的一个重要局限是无法解释质子和电子之间的平衡，但它为后来量子力学的发展奠定了基础，为我们更好地理解原子内部结构提供了关键性的启示。
原子核式结构
原子核式结构1. 引言原子核式结构是指原子中心的原子核和围绕原子核运动的电子之间的空间排布和相互作用关系。
原子核式结构的研究对于理解原子的基本性质和化学行为具有重要意义。
本文将介绍原子核的组成、结构和特性，以及电子的排布和相互作用等相关内容。
2. 原子核的组成原子核是原子的核心部分，具有正电荷，通常由质子和中子组成。
质子具有正电荷，中子不带电荷。
根据原子的元素，原子核中质子的数量决定了原子的原子序数，即元素的周期表中的位置。
例如，氢原子核只有一个质子，因此其原子序数为1，而氦原子核有两个质子，原子序数为2。
3. 原子核的结构原子核内的质子和中子通过强相互作用力相互维持在一起。
质子之间的电磁相互作用力会导致相互排斥，但强相互作用力可以克服这种排斥力，使得原子核能够稳定存在。
原子核的稳定性取决于质子和中子的数量以及它们之间的相互作用关系。
原子核的大小通常用原子的半径来表示。
原子核的直径非常小，通常约为原子直径的10,000倍。
原子核内的质子和中子被称为核子，核子本身也是由更小的粒子构成的。
质子和中子属于重子，而重子又是由夸克组成的。
4. 原子核的特性原子核具有以下几个重要的特性：•质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。
•原子序数（Z）：原子核中质子的数量，决定元素的化学性质和在周期表中的位置。
•中子数（N）：原子核中中子的数量，决定原子核的稳定性。
•核电荷数（Q）：原子核中的总电荷，等于质子数减去电子数。
5. 原子核式结构的调整原子核式结构可以通过核反应进行调整。
核反应是指原子核中的质子和中子发生物理变化的过程。
核反应可以导致放射性衰变、核聚变和核裂变等。
核反应可以改变原子核的质量数和原子序数，从而改变元素的性质。
核反应在核能的利用和核武器的制造中起着重要的作用。
6. 电子的排布和相互作用在原子核周围运动的电子决定了原子的化学性质。
电子的排布和相互作用关系受到量子力学的描述，并由一系列的量子数和轨道来表示。
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福
物理学家卢瑟福和他
的助手们进行了 粒
子散射实验
著名的 粒子散射实
验
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粒子散射实验
根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，
对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于 正电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小， 故α 粒子偏转角度不会很大．
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粒子散射实验
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粒子散射实验
原子的核式结构 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． 带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
卢瑟福提 出的原子 核式结构
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原子的核式结构
点 击 观 看 动 画
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原子的核式结构
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部 是十分“空旷”的，举一个简单的例子：
3、19世纪末20世纪初
•1897年发现阴极射线是电子流 •X射线使气体电离 •光电效应
都从物体中击出电子来
•设想?
•原子 (中性)
电子(一)
正电荷?
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汤姆生原子模型
汤姆生的原子模型
十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电 子是原子的组成部分．由于电子是带负电的， 而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带 正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子 的呢？
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前 进2、．少数α 粒子发生了较大的偏转．
3、极少数α粒子的偏转超过90°．
4、有的甚至几乎达到180 °．
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的； 第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用；
第四条现象可看出，α粒子在原子中碰到了比他质量
大的多的东西
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3、（97全国）在卢瑟福的粒子散射实验中， 有少数 粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A、A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很
小的核上 B、正电荷在原子中是均匀分布的 C、原子中存在着带负电的电子 D、原子只能处于一系列不连续的能量状态中
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4、（2004年广东综合）若用x代表一个中性 原子中核外的电子数，y代表此原子的原子 核内的质子数，z代表此原子的原子核内的
基本上仍沿原来方向前进 1. 发生了较大的偏转
在原子的中心 有一个很小的 核，叫做原子 核．
极少数
偏转角超过90°
2. 原子的全部正 电荷和几乎全 部质量都集中 在原子核里．
个别的甚至 被反弹回来（原路返回） 3.
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带负电的电子 在核外空间绕 着质子组成的？ 举例说明。
中子数，则对23940Th 的原子来说（ B ）
A、x=90,y=90,z=234 B、x=90,y=90,z=144 C、x=144,y=144,z=90 D、x=234,y=234,z=324
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5、氢有三种同位素，分别是氕
1 1
H
、氘
2 1
H
、
氚
3 1
H
，则（ AB
）
A、它们的质子数相等
了汤 枣姆 糕生 模提 型出
汤姆生
杰出贡献:1897年发现电子(荣获1906年诺贝尔物理奖) 精品课件
汤姆生的原子模型
在汤姆生的 原子模型中，原子是 一个球体；正电核均 匀分布在整个球内， 而电子都象枣核那样 镶嵌在原子里面．
正电荷
电子
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这个模型 不久就被实验 事实否定了
粒子散射实验
卢
瑟
1909～1911年，英国
质子
核子
中子
质子数
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电荷数
原子核的组成
核子——质子和中子的统称。 质子数——原子核中的质子个数，叫做原子核的
质子数，用Z表示。 电荷数——原子核所带的电荷等于核内质子所带
电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子电 荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷数。 质量数——原子核的质量等于核内质子和中子的 质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原 子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整 数叫做原子核的质量数，用A表示。
碳14核内有多少个质子？多少个中子？
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课堂练习：
1、提出原子核式结构模型的科学家是（ C ）
A、汤姆生
B、玻尔
C、卢瑟福
D、查德威克
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2、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有
（ ACD ）
A、原子的中心有个核，叫做原子核 B、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中 C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里 D、带负电的电子在核外绕核旋转
原子（半径 10-10m）
体育场
米
米
原子核(半径10-15m） 精品课件
•卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程
•
• •
卢
汤 姆 生 发 现 电 子
汤 姆
•α粒子散射实验
生
原
子
模
型
瑟 福 原 子 核 式 模 型
•枣糕式
•行星式
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原子核的组成
1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了 质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一 猜想在十年后被他的学生查德威克用实验证实，并 得到公认．
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原子核的组成
原子核的常用符号是
A Z
X
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
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课堂小结:
粒子散射实验现象及卢瑟福提出原子的核式结构模
统型计:类型 穿透金箔后粒子的行为 核式结构模型
绝大多数 少数
原子的核式结构
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思考：
原子是否还可以再分？原子是由什么构成的？
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原子复杂结构的发现过程
1、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。
2、100多年前
•化学反应中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，认为原子是不可再分的、物 质是由原子组成的。
B、它们的核外电子数相等
C、它们的核子数相等
D、它们的中子数相等
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