高中物理人教版选修3-5(课件)第十八章 原子结构 2 原子的核式结构模型

【答案】 ACE
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α 粒子散射实验中的力电问题分析 (1)库仑定律：F＝kqr1q2 2，用来分析 α 粒子和原子核间的相互 作用力． (2)牛顿第二定律：该实验中 α 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．
知
识
点
一
学
业
2 原子的核式结构模型
分 层
测
评
知 识 点 二
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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、 难点) 3．了解卢瑟福的实验和科学 方法，培养抽象思维能 力．(重点)
知识脉络
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卢瑟福的核式结构模型
[先填空] 1．核式结构模型 1911 年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫__原__子__核__．它集中 了原子全部的_正__电__荷___和几乎全部的_质__量___，_电__子___在核外空间运动．
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2．原子核的电荷与尺度
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等． 2．原子核的大小在整个原子中占有多大的比例？ 【提示】 原子半径数量级是 10－10m，而原子核半径数量级是 10－15m，二
者相差 10 万倍之多，故原子核在原子中所占的体积是很小的．
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[合作探讨] 汤姆孙发现电子后建立了“枣糕”模型，卢瑟福根据 α 粒散射实验推翻了 “枣糕”模型，建立了核式结构模型．
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什么是学习力-含义
管理知识的能力 （利用现有知识
解决问题）
学习知识的能力 （学习新知识
速度、质量等）
长久坚持的能力 （自律性等）
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什么是学习力-常见错误学习方式
案例式 学习
顺序式 学习
冲刺式 学习
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什么是学习力-高效学习必备习惯
积极 主动
以终 为始
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图 18-2-3
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A．放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置稍少些 C．放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数要比 A 位置少很多 D．放在 C、D 位置时，屏上观察不到闪光 E．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 粒子发生较大偏转，极少数 α 粒子 偏转角度超过 90°，极个别 α 粒子被反射回来，故 B、D 错误，CE 正确． 【答案】 ACE
【答案】 ADE
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6．在 α 粒子散射实验中，当在 α 粒子最接近原子核时，关于描述 α 粒子的 有关物理量情况正确的是( )
A．动能最小 B．势能最小 C．势能最大 D．α 粒子与金原子核组成的系统能量最小 E．α 粒子所受金原子核的斥力最大
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【解析】 α 粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小 时，库仑力做负功，故 α 粒子动能减小，电势能增加；系统的能量守恒，由库 仑定律可知随着距离的减小，库仑斥力逐渐增大．
分清 主次
不断 更新
(2)卢瑟福提出了原子的核式结构模型．
探讨 2：由 α 粒子散射实验的结果为何可以说明原子核尺度很小，但几乎占
有全部质量？ 【提示】 绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明带正电荷
部分很小，少数 α 粒子被“撞了回来”说明遇到了质量很大的部分．
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[核心点击] 1．装置 放射源、金箔、荧光屏等，如图 18-2-2 所示．
3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核 的质子数．
4．原子半径的数量级是 10－10m，原子核半径的数量级是 10－15m，两者相差 10 万倍之多．
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4．卢瑟福对 α 粒子散射实验的解释是( ) A．使 α 粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对 α 粒子的作用力 B．使 α 粒子产生偏转的力是库仑力 C．原子核很小，α 粒子接近它的机会很小，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 E．因正、负电荷在原子中是均匀分布的，所以绝大多数的 α 粒子仍沿原来 的方向前进
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【解析】 原子核带正电，与 α 粒子之间存在库仑力，当 α 粒子靠近原子 核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故 A 错，B 对；由于原子核非 常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的 α 粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故 C、D 对．
【答案】 BCD
【答案】 ABD
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(1)分析 α 粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多 数”“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只 是少数粒子的行为．
(2)α 粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础， 对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对 α 粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图 景．
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α粒子散射实验
[先填空] 1．汤姆孙原子模型 汤姆孙于 1898 年提出了原子模型，他认为原子是一个_球__体___，_正__电__荷___弥 漫性地均匀分布在整个球体内，__电__子__镶嵌在球中．
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图 18-2-1
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2．α 粒子散射实验 (1)实验装置：α 粒子源、_金__箔___、放大镜和__荧__光__屏__． (2)实验现象： 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 粒子发生了__大__角__度__的偏转． ③极少数 α 粒子的偏转角_大__于__9_0_°_，甚至有极个别 α 粒子被反弹回来． (3)实验意义：卢瑟福通过 α 粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建 立了__核__式__结__构__模型．
子的电子不可能使 α 粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以 α 粒子的散
射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．
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[合作探讨]
汤姆孙发现电子后对于原子的结构提出了“枣糕”原子模型，卢瑟福为寻
找实验依据设计进行了 α 粒子散射实验．
探讨 1：α 粒子散射实验有何意义？ 【提示】 (1)否定了汤姆孙的原子结构模型．
探讨 1：卢瑟福的核式结构模型是最科学的吗？ 【提示】 卢瑟福的核式结构模型是比汤姆孙的“枣糕”模型更科学的模
型，但不是最科学的模型，随着人们认识水平的不断提高，原子结构模型也在
不断更新． 探讨 2：如何理解原子内绝大部分是空的？ 【提示】 原子核的半径数量级为 10－15 m，原子的半径数量级为 10－10 m，
角度散射． 2．汤姆孙的原子结构模型为什么被卢瑟福否定掉？
【提示】 按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α 粒子如果从原子之间或原子
的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α 粒子不产
生偏转；如果 α 粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当于
一部分被抵消，α 粒子偏转很小；如果 α 粒子正对着电子射来，质量远小于 α 粒
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学业分层测评（十） 点击图标进入…
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【学习力-学习方法】
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路
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小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑，
上课认真，笔记认真， 就是成绩不咋地……
小A
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师，
笔记有时让人看不懂，
但一考试就挺好…… 小B
图 18-2-2
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2．现象及解释 (1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．大多数 α 粒子离金 原子核较远． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转．发生较大偏转的 α 粒子是由于离金原子核 较近，库仑斥力较大． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90°，有的几乎达到 180°.正对或基本正对着 金原子核入射的 α 粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后加速远离金原 子核．
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3．实验的注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)金箔需要做得很薄，α 粒子才能穿过． (3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一点就是金的原 子序数大，α 粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显．
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1．如图 18-2-3 所示为卢瑟福和他的同事们做 α 粒子散射实验的装置示意图， 荧光屏和显微镜一起分别放在图中 A、B、C、D 四个位置时观察到的现象，下 述说法中正确的是( )
原子核的体积只相当于原子体积的 10－15，故原子内部绝大部分是空的．
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[核心点击]
1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别．
核式结构
枣糕模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集 原子是充满了正电荷的球体
中在一个很小的核里
电子绕核高速旋转
电子均匀嵌在原子球体内
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2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近它们 的原子序数．
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1. 什么是学习力
目 录/contents
2. 高效学习模型 3. 超级记忆法
4. 费曼学习法
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什么是学习力
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什么是学习力-你遇到这些问题了吗
总是 比别人 学得慢
一看就懂 一 做就错
看得懂，但不 会做
总是 比别人学得差 不会举一反三
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[再判断] 1．卢瑟福为了证实汤姆孙原子模型的正确性进行了 α 粒子散射实验．( √ ) 2．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．( × ) 3．卢瑟福否定了汤姆孙模型，建立了原子核式结构模型．( √ )
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[后思考]
1．α 粒子发生大角度散射的原因是什么？ 【提示】 α 粒子带正电，α 粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大
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5．在 α 粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的 α 粒子，从不同大小的 角度散射出来，则散射角度大的 α 粒子( )
A．更接近原子核 B．更远离原子核 C．受到一个以上的原子核作用 D．受到原子核较大的冲量作用 E．动量的变化量较大
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【解析】 由于原子的体积远远大于原子核的体积，当 α 粒子穿越某一个 原子的空间时，其他原子核距 α 粒子相对较远，而且其他原子核对 α 粒子的作 用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个 α 粒子并非由于受到多个原 子核作用，C 错；由库仑定律可知，α 粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α 粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A 对，B 错；当 α 粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变 化量就大，则散射角度就大，D、E 对．
【答案】 ABD
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3．在卢瑟福 α 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，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，其中一定不符合实验 事实的是( )
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【解析】 α 粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，力越大，运 动方向变化越明显．
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2．由 α 粒子的散射实验可以得出的正确结论有( ) 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 E．原子中存在着带负电的电子
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【解析】 卢瑟福由 α 粒子散射实验得到的结论有：在原子中心有一个很 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 电的电子在核外的空间运动．
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[再判断] 1．原子的质量几乎全部集中在原子核上．( √ ) 2．原子中所有正电荷都集中在原子核内．( √ ) 3．核电荷数等于质子数，也等于中子数．( × )
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[后思考] 1．原子中的原子核所带的电荷量有何特点？ 【提示】 原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量绝对值相