第二节原子的核式结构模型
原子物理学教学大纲(1)
《原子物理学》教学大纲课程性质：专业基础课程先修课程：力学、电磁学、光学总学时：60 学分：3.5理论学时：60 实验学时：实验纳入《近代物理实验》课程开课学院：物电学院适用专业：物理学大纲执笔人：凤尔银大纲编写时间：2007年元月教研室主任审核：凤尔银教学院长审定：一、说明1、课程的性质、地位和任务原子物理学为物理学专业的必修课，是物理学专业的一门重要基础课。
本课程的主要目标和任务是：以原子结构为中心，以实验事实为线索，了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律，揭示宏观现象与规律的本质。
介绍有关问题所需要的量子力学基本概念，阐述物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法，培养创新思维。
使学生对物质世界有更深入的认识，获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。
2、课程教学的基本要求通过本课程的学习，力图使学生初步建立描述微观世界的物理图像，理解适应微观世界的新概念，掌握处理微观世界物理问题的新方法，为后续《量子力学》课程的学习打下一定的基础；本课程涉及知识面较广，讲授时要针对实际情况，对内容加以选择，尽量做到详略得当，让学生既能较全面，又能较深刻地理解和掌握。
课程教学中，要结合有关内容，适当将一些背景材料和物理学史引入教学，以利于加深对新知识的理解和把握。
同时，通过介绍二十世纪初物理学家，在解决经典物理学应用于微观粒子体系遇到困难时的大胆探索、勇于出新的思想脉络，使学生受到创新意识和创新精神方面的熏陶和教育，提高学生分析问题和解决问题的能力。
使学生了解物理学家对物质结构的实践——理论——再实践的认识过程，引导学生养成严谨、活跃、创新的思维方式和学习方法。
3、本课程的重点与难点重点：培养学生初步建立微观世界的物理图像，掌握描述原子结构的基本概念、基本原理和方法；掌握认识原子世界的基本规律，以便从思想和方法上做好准备，为今后学习量子力学打下基础。
难点：由于原子物理学课程是学生第一次系统的接触到的近代物理学的理论体系，它的许多概念、观点与学生长期形成的观念不相符合。
高三物理原子的核式结构模型课件(第二节)
α
葡萄干布丁模型能否解释？ 葡萄干布丁模型能否解释？
根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对 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．
原子的核式结构的提出
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．
人教版选修3-5
第十八章 原子结构
第2节 原子的核式结构模型
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？
汤姆生的原子模型 正电荷
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 都象布丁中的葡萄干那样镶嵌 在内。
答案：BC
答案：B
2、卢瑟福α粒子散射实验的结果 、卢瑟福α A、证明了质子的存在 B、证明了原子核是由质子和中子组成的 C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动
答案：C
3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的 、当α
原子核的核式结构 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： 体育场 原子
原子核
原子核的电荷和大小
根据卢瑟福的原子核式模型和α 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出 各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是10-14米，原子核的体 ）原子的半径约为10 米、原子核半径约是10 积只占原子的体积的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原 子序数相等。 （3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
原子物理 知识要点
原子物理 知识要点第一节 电子的发现与汤姆孙模型 1、阴极射线 2、汤姆孙的研究3. 汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。
第二节 原子的核式结构模型 1、粒子散射实验原理、装置 （1）粒子散射实验原理：（2）粒子散射实验装置 主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜几部分组成。
（3）实验的观察结果 入射的粒子分为三部分。
大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
2、原子的核式结构的提出三个问题：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释粒子大角度散射？（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？小结：实验中发现极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某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
①绝大多数粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
3、原子核的电荷与大小4.卢瑟福原子核式结构模型 第三节 波尔的原子模型卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。
1、玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。
（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为En ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
原子结构复习
4、元素周期表分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？
答：分为主族、副族、0族。副族元素处于s区（主要是金属）和p区（主要是非金属）之间，处于金属向非金属过渡的区域，故称为过渡元素。
5、为什么元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？
第一节、原子结构模型
一、原子结构模型的提出
1、道尔顿原子模型（1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
2、汤姆生原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。（“葡萄干布丁模型”）
3、卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（“卢瑟福核式模型”）
4、玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（“玻尔电子分层排布模型”）
5、电子云模型（1927年~1935年）：现代物质结构学说。（“量子力学模型”）
1、下列对不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是（）
①电子分层排布模型②“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子学说⑤核式模型
5、核外电子排布和价电子排布式
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。
钾K：1s22s22p63s23p64s1；
铬Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；
铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；
铜Cu：1s22s22p63s23p63d94s2；锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；
第十八章第二节原子的核式结构模型
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图18－2－1 － －
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基础知识梳理
核心要点突破
第 十 八 章 原 子 结 构
二、α粒子散射实验 粒子散射实验 1．α粒子：是从放射性物质中发射出来的快速运动的 粒子： ． 粒子 粒子，实质是失去两个电子的__________， 粒子，实质是失去两个电子的 氦原子核 ，带 两个单位正电荷 质量为_______质量的 __________电荷，质量为 氢原子 质量的 倍． 电荷， 质量的4倍 2．实验结果 ． 绝大多数 粒子穿过金箔后， (1)________α粒子穿过金箔后 基本沿原方向前进． (1)________α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进． (2)_____ α粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于 少数 粒子发生大角度偏转 粒子发生大角度偏转， 90°. ° 3．卢瑟福通过 粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子 粒子散射实验， ．卢瑟福通过α粒子散射实验 模型，建立了_________模型 模型． 模型，建立了 核式结构 模型．
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基础知识梳理
核心要点突破
第 十 八 章 原 子 结 构
4．实验注意事项 ． (1)整个实验过程需在真空中进行． 整个实验过程需在真空中进行． 整个实验过程需在真空中进行 (2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能 粒子是氦核， 粒子是氦核 本身很小，金箔需很薄， 粒子才能 很容易穿过． 很容易穿过． (3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子 实验中用的是金箔而不是铝箔， 实验中用的是金箔而不是铝箔 序数大， 粒子与金核间库仑力大 偏转明显； 粒子与金核间库仑力大， 序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外 金的延展性好，容易做成极薄的金箔． 金的延展性好，容易做成极薄的金箔． (4)实验现象说明原子绝大部分是空的 (4)实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几 实验现象说明原子绝大部分是空的， 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 粒子大角度散射是不可能的． 小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的． 5．实验意义 ． (1)否定了汤姆孙的原子结构模型． 否定了汤姆孙的原子结构模型． 否定了汤姆孙的原子结构模型 (2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数 提出了原子核式结构模型， 提出了原子核式结构模型 量级． 量级．
【课堂新坐标】(教师用书)2020-2021学年高中物理第2章第2节原子的核式结构模型课后知能检测鲁
【课堂新坐标】（教师用书）20212021学年高中物理第2章第2节原子的核式结构模型课后知能检测鲁科版选修351．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A．光电效应实验B．伦琴射线的发觉C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发觉【解析】光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误；伦琴射线的发觉以及氢原子光谱的发觉都与原子的能级结构有关，差不多上原子能级跃迁的结论，选项B、D错误；卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确．【答案】 C2．关于α粒子散射实验装置，下列说法正确的是( )A．实验装置应放在真空中B．金箔的厚度对实验无阻碍C．假如把金箔改为铝箔，更容易观看到大角度散射现象D．实验时，金箔、荧光屏和显微镜均能在圆周上运动【解析】依照α粒子散射实验装置的要求，不在真空中实验可能会受到空气中尘埃等微粒的阻碍，A对．当金箔偏厚时，α粒子可能无法穿过，B错，金箔改为铝箔，由于铝原子核质量较小，而不容易观看到大角度散射，C错误．实验中金箔、荧光屏不动，显微镜沿圆周运动，D错．【答案】 A3．卢瑟福用α粒子散射实验探究原子结构说明( )A．能够用人工的方法产生放射现象B．电子是原子的组成部分C．α粒子带正电D．原子具有核式结构【解析】依照α粒子散射实验现象分析，原子应具有核式结构，故选D.【答案】 D4．(2020·汉中检测)卢瑟福原子核式结构理论的要紧内容有( )A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷平均分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕核旋转【解析】由卢瑟福依据α粒子散射实验建立的原子的核式结构模型可知，A、C、D 正确．【答案】ACD5．(2020·漳州检测)在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其缘故是( )A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个专门小的核上B．正电荷在原子中是平均分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子中的质量平均分布在整个原子范畴内【解析】原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个专门小的核上，才使在α粒子散射实验中，只有少数的α粒子离核专门近，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，因此选项A正确．【答案】 A图2－2－46．(2020·青岛二中检测)如图2－2－4所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹．设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为v a、v b、v c，电势能分别为εa、εb、εc，则( )A．v a＞v b＞v c，εb＞εa＞εcB．v b＞v c＞v a，εb＜εa＜εcC．v b＞v a＞v c，εb＜εa＜εcD．v b＜v a＜v c，εb＞εa＞εc【解析】金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小．因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为v b＜v a＜v c，εb＞εa＞εc.【答案】 D7．(2020·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核能够看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )【解析】 明白得α粒子散射实验现象，关键是弄清α粒子遇到金原子核时受到强大的斥力作用，才能发生大角度散射，选项C 正确．【答案】 C8．已知电子质量为×10－31 kg ，带电荷量为－×10－19 C ，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为×10－10 m ，电子绕核运动的线速度v ＝______ m/s.【解析】 库仑力提供电子做圆周运动的向心力， 由ke 2r 2＝mv 2r ，得 v ＝ek mr ＝×10－19× 9×109×10－10××10－31 m/s ＝×106 m/s.【答案】 ×1069．如图2－2－5所示，M 、N 为原子核外的两个等势面，已知U NM ＝100 V ．一个α粒子以×105 m/s 从等势面M 上的A 点运动到等势面N 上的B 点，求α粒子在B 点时速度的大小．(已知m α＝×10－27 kg)图2－2－5【解析】 α粒子在由A 到B 的过程中，依照动能定理－2eU NM ＝12m αv 2－12m αv 20 由此得v ＝v 20－4eU NM m α ＝×1052－4××10－19×100×10－27 m/s ＝×105 m/s.【答案】 ×105m/s10．α粒子散射实验是让α粒子射向金箔去碰撞金原子，结果发觉：大部分α粒子穿过金箔后不发生偏转，少数α粒子发生偏转，有的偏转角度专门大，问：(1)什么缘故有的α粒子会发生大角度的偏转？(2)已知金的原子序数为79，当α粒子距原子中心为×10－13 m 时受到的库仑力多大？【解析】 (1)按照卢瑟福的原子核式结构模型，原子中全部正电荷和几乎全部质量都集中在专门小的原子核上，核外分布着带负电荷的电子，当α粒子穿过金原子时，假如离核专门远，受到原子核的库仑力就专门小，运动方向的改变就专门小．然而，有少数α粒子穿过金原子时，离核专门近，这些α粒子受到的库仑力就较大，因此，它们的偏转角度也就越大．(2)由库仑定律F ＝kQq r 2得：α粒子受到的库仑力 F ＝错误! N＝ N.【答案】 (1)见解析 (2) N11．卢瑟福的原子核式结构模型认为，核外电子绕核运动．设想氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动，氢原子中电子离核最近的轨道半径r 1＝×10－10 m ，用经典物理学的知识，试运算在此轨道上电子绕核转动的加速度．【解析】 因为电子在原子核外绕核高速运转，此即带负电的电子绕带正电的原子核做圆周运动，电子所需的向心力恰好由电子和原子核间的库仑力来提供．设电子绕核运转的加速度为a ，已知：电子质量m e 等于×10－30 kg电子电量q e 等于质子电量q H ＝×10－19 C. 因为F 库＝F 向，因此kq e q H r 21＝m e a因此a ＝kq e q H m e r 21＝9×109××10－19××10－19×10－30××10－102 m/s 2 ＝×1022 m/s 2.【答案】 ×1022 m/s 2。
2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5
得出结论：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的 整数倍．
答案：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数 倍
对 α 粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．
2．现象 (1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90° ，有的几乎达到 180° . 3．注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子才 能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释 α 粒子大角度散射的实验结果．
做一做
关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干蛋糕模型”、 )
卢瑟福提出“行星模型”，如图甲和乙所示，都采用了类比推 理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(
A．人们为便于研究物体的运动而建立质点模型 B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
电子比荷的测定 1910 年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”，简练而 又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电 荷是量子化的， 即任何电荷的电荷量只能是元电荷 e 的整数倍， 并求得了元电荷即电子所带的电荷量 e.
密立根实验的原理 (1)如图所示， 两块平行放置的水平金属板 A、 B 与电源相连接， 使 A 板带正电，B 板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上 面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁
(2)组成阴极射线的粒子是电子．( √ ) (3)电子是原子的组成部分， 电子电荷量可以取任意数值． ( × ) (4)α 粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的． ( × ) (5)α 粒子散射实验中大多数 α 粒子发生了大角度偏转或反弹． ( × ) (6)α 粒子大角度的偏转是电子造成的．( × )
人教版高中物理选修3-5第18章 第二节 原子的核式结构模型(教学设计)
人教版高中物理选修3-5第18章第二节原子的核式结构一、教学任务分析电子的发现、α粒子散射实验、原子的核式结构模型的提出，这些都是人类探求物质微观结构的认识过程的起点，其中涉及到的实验、逻辑推理方法也都是人类认识自然规律的典型的科学方法。
因此这些内容不仅是本章的核心内容，而且也为后面继续学习人类对微观世界认知过程打下重要的思维与方法的基础。
学习本节内容需要以库仑定律、带电粒子在电场磁场中的运动等电、磁场知识为基础。
从介绍汤姆孙的阴极射线实验入手，通过实验现象分析得到阴极射线是由电子组成的，揭示了原子是可分的。
介绍卢瑟福α粒子散射实验，通过分析实验结果，对汤姆孙建立的“葡萄干蛋糕模型”提出质疑，在此基础上介绍卢瑟福提出的核式结构模型，。
并运用该模型解释α粒子散射实验结果。
在介绍卢瑟福α粒子散射实验的实验设计思想时，使学生了解研究微观世界的一种重要有效的方法与手段是利用其他的高能粒子去碰撞原子，引起某些可能观察到的现象，从分析这些现象的过程中逐步探索认识原子的内部结构和规律。
从而使学生理解人类是如何在实验的基础上认识原子结构；怎样在实验与理论的相互推动下，使认识不断发展不断深入的。
在介绍卢瑟福核式结构模型时，可通过比较该模型、汤姆孙的原子模型与实验结论的相互印证关系，使学生感受到物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态；物理学的研究通常需通过提出假设、建立物理模型、实验验证等几个过程；物理学的发展过程，可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。
这些认识都将提高学生的科学意识与科学品质。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道卢瑟福α粒子散射实验。
（2）知道原子的核式结构模型。
（3）理解卢瑟福的原子核式结构学说对α粒子散射实验的解释。
2．过程与方法（1）通过分析卢瑟福α粒子散射实验的结果，感受物理学的研究方法——提出假设、建立物理模型、实验验证等方法。
（2）通过了解人类探索认识原子结构的历史，认识人类通过收集、处理和分析微观现象所发出的各种信息，来认识不能直接感知的微观世界的认知手段与方法。
人教版选修3《原子的核式结构模型》教案及教学反思
人教版选修3《原子的核式结构模型》教案及教学反思本文主要介绍人教版选修3《原子的核式结构模型》的教案及教学反思。
这是一门重要的高中物理课程，在理解和掌握原子核的基本原理方面起到了至关重要的作用。
教学目标通过本课程的学习，学生应该能够：1.掌握原子核的基本结构和核力的作用；2.了解原子核的基本性质，包括质量数、原子序数和同位素概念；3.掌握原子核的衰变过程，并了解主要的衰变方式；4.了解核反应和核能源的基本原理。
教学重难点本课程的重点和难点如下：1.原子核的基本结构和核力的作用；2.质量数、原子序数和同位素的概念；3.核衰变和主要衰变方式；4.核反应和核能源的基本原理。
教学内容第一节：原子核的基本结构和核力的作用教学目标1.理解原子核的基本结构；2.掌握原子核的基本性质；3.了解核力的作用。
1.原子核的基本结构；2.原子核的基本性质。
教学难点核力的作用。
教学方法讲解和实验演示相结合，让学生通过观察和实验来理解原子核的基本结构和核力的作用。
教学过程1.讲解原子核的基本结构和性质；2.实验演示，让学生观察和探究原子核的基本性质；3.讲解核力的作用。
第二节：质量数、原子序数和同位素的概念教学目标1.掌握质量数、原子序数和同位素的概念；2.了解同位素的性质和应用。
教学重点1.质量数、原子序数和同位素的概念；2.同位素的性质和应用。
教学难点同位素的性质和应用。
教学方法讲解和实验演示相结合，让学生通过观察和实验来掌握质量数、原子序数和同位素的概念，并了解同位素的性质和应用。
1.讲解质量数、原子序数和同位素的概念；2.实验演示，让学生通过观察和探究来了解同位素的性质和应用。
第三节：核衰变和主要衰变方式教学目标1.掌握核衰变的基本原理；2.了解主要的核衰变方式。
教学重点1.核衰变的基本原理；2.主要的核衰变方式。
教学难点主要的核衰变方式。
教学方法讲解和实验演示相结合，让学生通过实验来了解核衰变的基本原理，并掌握主要的核衰变方式。
物理选修3-5学案：教材习题点拨 第十八章 第二节 原子的核式结构模型 含解析 精品
教材习题点拨教材问题全解思考与讨论1．α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。
试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。
2．按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。
请分析：α粒子穿过金箔受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
解析：(1)电子的质量只有α粒子的七千三百分之一，对α粒子的速度影响很小，α粒子与电子碰撞后速度几乎不变。
(2)按照汤姆孙的枣糕模型，由于原子是电中性的，正电荷在原子内部是均匀分布的，α粒子穿过原子时，α粒子两侧的正电荷将对它的库仑斥力大部分互相抵消，不会使α粒子有大的偏转，α粒子沿原路线运动的可能性较大；不可能发生大角度散射，最不可能出现被反弹的情况。
教材习题全解1．请绘制一幅简图，说明卢瑟福进行α粒子散射实验所用的仪器装置，他是怎样用这个装置观察α粒子散射现象的？描述他曾观察到的现象。
答：简图参见教科书图18.2－2。
放射源：放出α粒子。
金箔：被α粒子轰击的物质。
带有荧光屏的放大镜：用来观察α粒子轰击金箔后的轨迹。
整个装置置于真空中，α粒子打在荧光屏上有微弱的闪光。
由于放大镜能围绕金箔在一个圆周内转动，因此可以通过它观察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子。
观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上沿原来方向前进，少数α粒子发生了大角度偏转，偏转超过了90°甚至几乎达到180°，像是被弹了回去。
2．汤姆孙模型为什么不能解释α粒子的大角度散射？答：电子的质量很小，比α粒子的质量小得多，α粒子碰到金箔原子内的电子，运动方向不会发生明显变化。
汤姆孙模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此当α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力不会很大，不会有大角度偏转。
所以汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射。
3．卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的？他提出这种模型的依据是什么？答：卢瑟福的原子核式结构模型是：在原子的中间有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中于原子核，带负电的电子在核外空间是绕核旋转。
第二节原子的核式结构模型
正电荷
电子
二、a粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢 瑟福和他的助手们进行了 α 粒子散 射实验
卢 瑟 福
著名的
α
粒子散射实验
同学们请思考下列问题
D.说明金原子也是个球体。
课堂练习
3、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到 的α粒子的运动情况是（ B ） A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前 进 B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方 向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前 进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部α粒子都发生很大偏转
第二节原子的核式结构模型
安陆市第一高级中学
电子的发现 1、电子的电荷量 e=1.60219×10-19C 2、电子的质量 me=9.10953×10-31kg 3、电子是原子的组成成分，电子带负电。
十九世纪末，汤姆孙发现了电子，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？
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的
三、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
四、原子核的电荷与尺度
根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验
数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还 可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约是 10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分 之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该 元素在周期表内的原子序数相等。
物理选修3-5学案：课堂探究第十八章第二节 原子的核式结构模型含解析
课堂探究探究一α粒子散射实验和核式结构模型问题导引汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试，你都知道有哪些典型的模型呢？提示：汤姆孙的“枣糕模型”、卢瑟福的核式结构模型、玻尔模型。
名师精讲1．α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析（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。
按照汤姆孙原子模型,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，更不可能使α粒子反向弹回,这与α粒子散射实验相矛盾。
（3)实验现象表明原子中绝大部分是空的，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。
2．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别3．原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释(1）当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“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α粒子不发生偏转。
(2）只有当α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。
（3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少,如图所示.警示α粒子的质量是电子质量的七千多倍，α粒子与电子相碰类似于子弹与尘埃相碰，α粒子的运动方向也不会有明显的改变,更不可能使它反弹。
【例题1】如图所示为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,关于观察到的现象，下列说法不正确的是（)A ．相同时间内放在A 位置时观察到屏上的闪光次数最多B ．相同时间内放在B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在A 位置时稍少些C ．放在C 、D 位置时屏上观察不到闪光D ．放在D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析: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粒子仍沿原来的方向前进，故A 正确；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子被反弹回来，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 、C 错误，D 正确。
α粒子散射实验
5、图3-2-8为α粒子散射实验中α粒子穿过某金属原子核附近 时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下 的说法中正确的是（ CD ） A. α粒子在A处的速度比在B处的速度小 B. B. α粒子在B处的速度最大 C. C. α粒子在A、C处的速度大小相等 D. D. α粒子在B处的速度比在C处的速度小
2、汤姆生首先提出原子结构的模型 是： 葡萄干布丁模型
二）、 α粒子散射实验
1、为什么用α粒子散射现象可以研究原子结构？
2.α粒子散射实验
卢瑟福 A.1909年到1911年，英国物理学家 _________ 进行了 α粒子散射 实验 B.看教材及模拟实验得到α粒子散射实验现象结果是： a. 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 。 b.有少数 α粒子 发生了较大的偏转 。 c.有极少数 α粒子的偏转超过90度 。 几乎达到180度 d.有的甚至____________________ . C.教材的讨论与交流（1）P53
B.为什么α粒子有不同的偏转角度？
离原子核的距离不同受库仑力大小不同。
C、卢瑟福的原子核式模型与汤姆生的葡萄干 布丁模型比较哪个较合理?为什么？
汤姆生的模型无法解释大角度的偏转。
三、小结
1 原子的结构：
1） 葡萄干布丁模型（汤姆生） 2 ）α粒子散射实验 3 ）原子核式模型（卢瑟福） 2 原子是由原子核及核外电子组成，那原子内部 还有什么秘密呢？我们下节课继续学习。
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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：露
珠和体育场
原子
体育场
原子核
课堂练习
1. 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是（ B）CD A. 使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对 α粒子的作用力； B. 使α粒子产生偏转的力主要是库仑力； C. 原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所 以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进； D. 能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离 原子核近的α粒子。
三、原子的核式结构的提出
1、在原子中心有一个很小的核，叫原子核． 2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里． 3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
对α粒子散射实验现 象解释
α粒子穿过原子时， 电子对α粒子运动的影 响很小，影响α粒子运 动的主要是带正电的 原子核。
而绝大多数的α粒 子穿过原子时离核较 远，受到的库仑斥力 很小，运动方向几乎 没有改变，只有极少 数α粒子可能与核十分 接近，受到较大的库 仑斥力，才会发生大 角度的偏转 。
第十八章 原子结构
2
原子的核式结构模型
礼县二中 张 鹏
复习回顾：
十九世纪末，汤姆生通过实验得出阴极 射线是___高__速__电__子__流____。
进一步实验发现：不同的材料做阴极射 线实验，光电效应、β射线本质都是电子(研究 对象普遍化) 。由此可知:
结论：_电__子__是__原__子__的__组__成__部__分____。
3.实验分析
卢瑟福对于上述实验的结果感 到十分惊奇，他说：“它好比你 对一张纸发射炮弹，结果被反弹 回来而打到自己身上……”
思考：为什么会这样说？汤
姆逊枣糕原子模型能否解释这种 现象？
卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果是：
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，散射
获得诺贝尔物理奖；
• 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。
α粒子：带2个单位的 正电荷，质量是氢原子 卢瑟福 的4倍。
1.实验装置
放射源——放射性 元素钋（Po）放出α 粒子，α粒子 是 氦核，带2e正电荷， 质量是氢原子的4倍， 具有较大的动能。
金箔——作为靶子， 厚度1μm, 重叠了 3000层左右的 金原 子。
荧光屏——α粒子 打在上面发出闪光。
放大镜——通过显 微镜观察闪光，且 可360°转动观察不 同角度α粒子的到达
1、电子质量很 小，对α 粒子的运 动方向不会发生明 显影响；
2、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．
2.α粒子散射实验现象：
1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍 沿原来方向前进，
2、但少数α粒子发生了较大的偏 转，
3、有
v
T 2πr 2π
k mr 3
(3) I = q = e = ev = e2 k t T 2πr 2π mr 3
欧内斯特·卢瑟福
1871年8月30日生于 新西兰纳尔逊的一个手 工业工人家庭。并在新 西兰长大。他进入新西 兰的坎特伯雷学院学习。 23岁时获得了三个学位 （文学学士、文学硕士、 理学学士）。
思考：原子的组成情况是怎样的呢？
带负电的电子是原子的组成部分．原子 又是电中性的，因此推断出原子中还有带正 电的物质。
一、汤姆孙的原子模型
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， 而电子都象枣糕中的枣那样镶嵌在内。
“枣糕模型” 正电荷
电子
枣糕模型
二. α粒子散射实验
1909～1911年，英国 物理学家卢瑟福和他的 助手们进行了α粒子散射 实验。
C.α粒子电势能最小；
D.α粒子动量的变化率最小。
4、卢瑟福α粒子散射实验的结果
（ C）
A、证明了质子的存在
B、证明了原子核是由质子和中子组 成的
C、说明原子的全部正电荷和几乎全 部质量都集中在一个很小的核上
D、说明原子的电子只能在某些不连 续的轨道上运动
5、当α粒子被重核散射时， 如图所示的运动轨迹哪些是不 可能存在的（ BC ）
1925年当选为英国皇家学会主席。 1931年受封为纳尔逊男爵。
1937年10月19日因病在剑桥逝世，与 牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。
• 科学成就
1、他关于放射性的研究确立了放射性是发自 原子内部的变化。为开辟原子物理学做了开创性 的工作。
2、1909年起，卢瑟福根据a粒子散射试验现
象提出原子核式结构模型。把原子结构的研究引 上了正确的轨道，被誉为原子物理学之父。
2. 在α粒子散射实验中，如果一 个α粒子跟金箔中的电子相撞，则
( A) A.α粒C子的动能和动量几乎没有损失。
B.α粒子将损失部分动能和动量。
C.α粒子不会发生显著的偏转。
D.α粒子将发生较大角度的偏转。
3. 在α粒子散射实验中，当α粒 子最接近金核时（ ）A A.α粒子动能最小； B
B.α粒子受到的库仑力最大；
1895年在新西兰大学毕业后，获得英 国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室， 成为汤姆孙的研究生。提出原子结构的核 式模型，为原子结构的研究做出很大的贡 献。
1898年，在汤姆孙的推荐下，担任加 拿大麦吉尔大学的物理教授。 1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理 系主任。
1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文 迪许实验室主任。
情况。
思考与讨论：
1、α粒子射入金箔时难免与电子碰 撞。试估计与电子的碰撞对α粒子速
度的影响。
2、按照汤姆孙枣糕原子模型，正 电荷均匀分布在整个原子球体内部。
请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷
的作用力后，沿哪些方向前进的可能 性较大，最不可能沿什么方向前进。
卢瑟福根据他的导师汤姆生模型估 测实验结果：
角不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是 零．
实验结果却是有八千分之一的 粒子发生了大角度偏转 ！！！
实验结果与之前预测完全不一致， 所以原子结构模型必须重新构思!
思考：原子中的正电荷应如何分
布，才有可能造成α粒子的大角度偏转？ 为什么？
①绝大多数粒子基本不偏移： 表明：原子内部绝大部分是“空”的。 ②少数粒子发生较大偏转： 表明：原子内部有“核”存在。 ③极少数粒子被弹回： 表明：作用力很大，质量很大，电量集中。
6、氢原子的核外电子质量为m，电量为 e， 在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r，求： 1) 电子运动的动能； 2) 电子绕核转动的频率； 3) 电子绕核转动相当于环形电流的电流强度值.
解：(1)
mv2 r
=
k
q1q2 r2
= k e2 r2
∴ 1 mv2 = ke2
2
2r
(2) T = 2πr ∴ f = 1 = v = e
四.原子核的电荷与尺度
根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射 的实验数据，可以推算出各种元素原子核 的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10m、原子核半 径约是10-15m，原子核的体积只占原子的 体积的万亿分之一。
（2）原子核所带正电荷数与核外电子数 以及该元素在周期表内的原子序数相等。
3、1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的 实验，从而发现了质子。
4、用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应 实现人工核反应，成为人们研究原子核和应用核 技术的重要手段。
• 桃李满天下
在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多 人获得了诺贝尔奖金：
• 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖； • 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； • 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖； • 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖； • 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖； • 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖； • 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同