[学习]丁荣培原子核壳层模型新增强有力证据
原子的核式结构模型 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
原子内部是十分“空旷”的
核半径的数量 级为10-15 m
高中物理选择性必修第三册 第四章：原子结构和波粒二象性 第 3 节:原子的核式结构模型
1．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有（ AC）
A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜 B．金箔的厚度对实验无影响 C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象 D．实验装置放在空气中和真空中都可以
当α粒子打到金箔时，发生了α粒子的散射。 统计散射到各个方向的α粒子所占的比例，可以 推知原子中电荷的分布情况。
三、卢瑟福的核式结构模型
2、α粒子散射实验现象
①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
②少数α粒子（约占
1 8000
）发生了大角度偏转，
③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
三、卢瑟福的核式结构模型
3、对α粒子散射实验的解释
⑴大角度的偏转不可能是电子造成的
因为电子的质量只有α粒子的
1 7300
，它对α粒子速度的大小
和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略。
⑵α粒子偏转主要是具有原子的大部分质量的带正电部分造成的
①J. J.汤姆孙的模型无法解释大角度散射的实验结果。
1、 α粒子散射实验 ⑴α粒子:α粒子是从放射性物质（如铀和镭）中发射出来的快速运动的粒子，质量为
氢原子质量的4 倍、电子质量的7300倍。
⑵实验原理和实验装置
①R是被铅块包围的α粒子源 ②F是金箔：接收α粒子的轰击
③M显微镜带有光屏S，可以在水平而内转 到不同的方向对散射的α粒子进行观察。
1909 年，英国物理学家卢瑟福指导他 的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射 实验的研究时，所用仪器的示意图。
2020版高考物理一轮复习通用版讲义：第十二章第73课时原子结构与原子核(双基落实课)含答案
第73课时原子结构与原子核(双基落实课)点点通(一)原子的核式结构1．电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”。
2．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”。
3．原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。
(2)核式结构模型的局限性：卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。
[小题练通]1．(粤教教材原题)如图的4个选项中，O点表示某原子核的位置，曲线ab和cd表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是()解析：选Dα粒子经过原子核时受原子核的库仑斥力，离原子核越近斥力作用越强，由此判断，D正确。
2．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。
图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是()A．M点B．N点C．P点D．Q点解析：选Cα粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同。
带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确。
[融会贯通](1)根据α粒子散射的现象可以得出原子的核式结构模型。
(2)少数α粒子发生大角度偏转是由于经过原子核附近时受到了较强的作用力。
(3)原子核与α粒子之间的作用力为库仑斥力，距离越近，斥力越强。
点点通(二)能级跃迁1．氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：氢原子光谱是线状光谱，巴耳末系谱线的波长满足1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 原子结构和波粒二象性 3.原子的核式结构模型
3.实验结果
根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况,判断出阴极射线是粒子流,并
且带负电。
4.带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍,从而证实了电荷是
量子化的,并求得了其最小值即电子所带的电荷量e。
应用体验
【例1】 在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中,采用了如图所示的阴极
射线管,从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后,水平射入长度为L
小,但几乎占有全部 质量 , 电子 在正电体的外面运动。
三、原子核的电荷与尺度
电子数
质子
中子
质子
10-10
10-15
情境链接
人们对于物质结构一直进行着探究,我国的五行说,古希腊的四元素说等。
对于物质结构你能不能列举出历史上的几种不同的观点呢?
提示 19世纪初,道尔顿提出原子论。1811年,阿伏加德罗提出了分子假说,
指出分子可以由多个相同的原子组成。
教材拓展
阅读教材P81思考与讨论,思考:假设α粒子以速率v0与静止的电子发生弹性
正碰,电子质量
1
me=
mα
7 300
,求α粒子与电子碰撞后的速度变化。
提示 α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞,动量和能量均守恒,由动量守恒定
律有
1
mαv0=mαv1+mv2,由能量守恒定律有2mα0 2
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力,由左手定则得磁场的方
向垂直纸面向外。
(3)设此射线带电荷量为 q,质量为 m,当射线在 D、G 间做匀
速直线运动时,有 qE=Bqv。当射线在 D、G 间的磁场中偏转
如图所示,有
2
Bqv= 。同时又有
丁荣培：关于粒子能量、质量、电荷本质联系的物理模型(诚致武然先生)
A D E
( A)
电磁场是物质的一种形态
麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的 核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场 ，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁 场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激 发组成一个统一的电磁场（也是电磁波的形 成原理）。 静电场是有源无旋场，稳恒磁场是无源有旋 场。非静电电场是无源的旋度场。当电流流 过导体（以金属为例）时，金属导体呈现电 中性，但由于电感应效应，它两端可认为非 别带了等量的正负电荷，此时端电荷激发的 电场，从正端回到负端，这部分电场就是无 源有旋电场。涡旋电场是指（vortex electric field） 变化的磁场在其周围空间激发的电场 ，即感生电场。涡旋电场是一种非保守场， 其电场线是无始无终的闭合曲线。所以说， 电场得依据情况来分别它是否有源。磁场， 就目前而言它是无源的旋度场，但是如果找 到了磁单极子，那么它激发出来的磁场又是 有源的了。一个场的旋度和散度，其实并非 场的固有属性，它不是由这个场的名称决定 ，而是由它被激发的原因决定的。
2.电子、质子的本质 就是量子化的涡旋闭合电磁场
2.1.光子不可能有无限可分的结构，这样，由并非无限可分的γ 光子对在经过重 原子核附近时产生出的正、负电子同样不可能具有无限可分的结构。否则这一过程就 如“幽灵的作用”一样神秘。物质每分到一个层次，则该层次粒子间必然存在未知的 相互作用，随着粒子分层的深入，未知的力（相互作用）及未知的粒子也会越来越多 。我们将永远不能搞清楚物质相互作用的规律，即会陷入“不可知论”的漩涡。 2.2. 《论微观局域时空弯曲状态下闭合弦量子振动形成基本粒子的动力学机制》 [5]一文论证电子、质子内在本质就是携带能量的涡旋闭合电磁场。其中主要观点归纳 如下： 2.2.1.从电子对的产生与湮灭的过程看，电子内部的本质就是携带能量的涡旋闭 合电磁场。 2.2.2.电子、质子就是以一定频率在高速旋转运动并相互感生激发的涡旋电场和 涡旋磁场形成的闭合弦。能量子运动具有“趋肤效应”，就象一个皮球，相对来讲里 面是真正的“真空”(可以理解为有尺寸无体积的空心球)。从这一角度来说，电子、 质子类似一个气球，一方面占据一定的空间，另一方面，其本体可以理解为是有尺寸 无体积的。闭合弦振动的弯曲与闭合是由于高能量密度下空间自然弯曲的必然结果。 2.2.3.γ 光子对从电场角度看是两个旋向相反的涡旋电场。当光子对经过铅原子 核附近时，在铅原子核（质子组成的带正电的核子团）的电场作用下，产生相斥、相 吸这两个相反的作用效果，因而相互分离、发生实物化的突变生成为正、负电子对飞 离出去。可以看出，正是因为涡旋电场方向的不同，形成的实物粒子有了正、负电荷 之分。 2.2.4.电子、质子内部不是静电场，而是涡旋电磁场。 既然如此，那么可以得出结论：电子、质子内部运动规律、物理参数可以用麦克 斯韦方程组、质能公式及其延伸出来的计算公式进行描述。
2022年高考化学第十五章第二课时原子原子核解析
第二课时原子原子核第一关：基础关展望高考基础知识知识讲解(1)α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验,获得了重要的发现.①实验装置(如图所示)由放射源,金箔,荧光屏等组成.说明:a.整个实验过程在真空中进行.b.金箔很薄,α粒子(He核)很容易穿过.②实验现象与结果绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数αα粒子偏转角超过90°,有的几乎达到180°,沿原路返回.(2)原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构: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核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.(3)原子核的电荷与尺度①原子核的电荷:原子核的电荷数就是核中的质子数,等于核外电子数,接近于原子序数.原子核的尺度:对于一般的原子核,核半径的数量级为10-15m,而原子半径的数量级为10-10m,两者相差十万倍,可见原子内部是十分!空旷"的.活学活用1.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出（）A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的解析：α粒子散射实验的结果是大部分α粒子沿原来方向前进,少部分发生大角度偏转,极少数偏转角超过90°甚至达到180°,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上.据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型.答案：A知识讲解(1)元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象.首先由贝克勒尔发现.天然放射现象的发现,说明原子核还有复杂的结构.(2)具有放射性的元素叫做放射性元素,一般原子序数大于83的所有天然元素都具有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也有放射性,它们放射出来的射线共有三种.(3)三种射线的本质和特征活学活用2.如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（）A.α和β的混合放射源B.纯α放射源C.α和γ的混合放射源D.纯γ放射源解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力.在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子.在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线.因此,放射源可能是α和γ的混合放射源.答案：C知识讲解原子核是由质子,中子构成的,质子带正电,中子不带电.不同的原子核内质子和中子的个数并不相同.(1)原子核中的三个整数①核子数:质子和中子质量差别非常微小,两者统称为核子,所以质子数和中子数之和叫核子数.②电荷数(Z):原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍,通常用这个整数表示原子核的电荷量,叫做原子核的电荷数.③质量数(A):原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数叫做原子核的质量数.(2)原子核中的两个等式①核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数.②质量数(A)=核子数=质子数+中子数.(3)同位素①定义:具有相同质子数不同中子数的原子核,在元素周期表中处于同一位置,因而互称同位素.②说明:原子核的质子数决定了核外电子的数目,也决定了电子在核外分布的情况,进而决定了这种元素的化学性质.同位素的化学性质相同.活学活用3.e,d夸克带电荷量为-e,e为元电荷.下列论断可能正确的是()A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和1个d夸克组成解析：因质子带电荷量为e，中子呈电中性，u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为-e，显然质子应由2个u夸克和1个d夸克组成，中子应由1个u夸克和2个d夸克组成，故选项B正确.答案:B知识讲解1.衰变规律：α衰变Heβ衰变e2.形成原因：原子核中2个质子和2个中子结合后一起射出，形成α衰变.原子核中的中子转化为质子和电子,形成β衰变.γ射线是伴随α衰变或β衰变而产生的.2e3.半衰期①τ表示.②公式:N余=N原（）t/τm余=m原（）t/τ式中N原、m原分别表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.③半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子所处的物理状态(如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关.活学活用4.从U衰变为Pb，要经过α衰变和β衰变的次数是()A.14次α衰变和10次β衰变B.7次α衰变和4次β衰变C.10次α衰变和14次β衰变D.4次α衰变和7次β衰变解析：设α衰变和β衰变的次数分别为x和y，则4x=235-207 (质量数守恒）2x-y=92-82 (电荷数守恒）解得x=7,y=4,故选B.答案:B知识讲解1.核能核子结合成原子核需要放出能量,这叫原子的结合能,称为核能.2.质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差(或者参加核反应的原子核总质量与生成新原子核的总质量之差)叫质量亏损.3.爱因斯坦质能方程凡具有质量的物体都具有能量,物质的质量和能量间的关系为:E=mc2若原子核质量亏损ΔΔE=Δmc2.活学活用5.一个铀238核发生α衰变而变成钍234核,已知铀核的质量为3.853131×10-25kg,钍核的质量为 3.786567×10-25kg,α粒子的质量为6.64672×-27kg,试计算在这个衰变过程中要释放出多少能量?(结果保留2位有效数字)解析：在铀核衰变过程中的质量亏损为Δm=(3.853131×10-25-3.786567×10-25-6.64672×10-27) kg=9.7×10-30kg释放的核能ΔE=Δmc2=9.7×10-30×(3×108)2J≈8.7×10-13J知识讲解1.重核的裂变①裂变：重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应叫裂变.②链式反应:裂变要在一定的条件下才能进行,比如铀235核受到中子轰击时会发生裂变,而裂变时又要放出一些中子,这些中子又可引起其他的铀235核裂变,而使裂变反应不断进行下去,这种反应叫做链式反应.2.轻核的聚变①聚变:轻核结合成质量较大原子核的核反应称为聚变.②热核反应:聚变必须在轻核间的距离十分接近,即达到10-15m时才能进行.在极高温度下,原子核可以获得足够的动能克服库仑斥力而发生聚变,这种聚变反应叫做热核反应.活学活用6.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”“人造太阳”的说法中正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是B.“人造太阳”的核反应方程是C.根据公式ΔE=Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D.根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同解析：“人造太阳”是核聚变装置，故A正确，B错误.由于聚变的燃料是轻核，裂变燃料是重核，根据原子量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核数目多，故能产生更多能量，C正确，选AC.答案：AC第二关：技法关解读高考解题技法技法讲解运用衰变规律重点要掌握“退二进一”规律，即原子核发生α衰变后，新核在元素周期表上要退2位，质量数减4；而β衰变后，新核比旧核在元素周期表上的位置进1位，但质量数不变，另外在分析推理的过程中始终要牢记质量数和电荷数守恒.典例剖析例1下列说法正确的是（）A. Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B. U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C. Th衰变为Rb要经过6次α衰变和4次β衰变D. U衰变为Rn要经过4次α衰变和4次β衰变解析：设Ra衰变为Rn要经过x次α衰变和y次β衰变，其衰变方程为Ra→Rn+xHe+ye根据质量数守恒和电荷数守恒分别有226=222+4x,88=86+2x-y，解得x=1,y=0；可见选项A错误.设U衰变为Ra要经过n次α衰变和m次β衰变，其衰变方程为U→Ra+nHe+me根据质量数守恒和电荷数守恒分别有238=234+4n,92=91+2n-m.解得n=1,m=1.选项B正确.同理可知选项C正确，选项D错误.所以，正确答案为B、C.答案：BC技法讲解核能的计算是原子物理的重点知识和高考的热点问题,其基本方法是:(1)根据质量亏损计算,步骤如下a.根据核反应方程,计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm.b.根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能.c.计算过程中Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳.(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算①明确原子质量单位u和电子伏特间的关系.×10-27×10-19J,得E=mc2MeV.②根据1原子质量单位(u)相当于MeV能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以MeV,即得ΔE=Δm×MeV.③上式中,Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV.(3)利用平均结合能来计算核能原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数.核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.(4)根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,在题给的条件中没有涉及质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,根据动量和能量的守恒可以计算出核能的变化.(5)应用阿伏加德罗常数计算核能若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量,应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便.a.根据物体的质量m和摩尔质量M,由n=,求出物质的量，并求出原子核的个数N=N A n=N A.b.由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量E0（或直接从题目中找出E0）.c.再根据E=NE0求出总能量.典例剖析例2一个铀核衰变为钍核时释放出一个α×10-25×10-25kg,α×10-27kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于___________J（保留二位有效数字）.解析：衰变前的铀核可认为是静止的，衰变后的产物α1,E1，则：E1=m1c2设核反应后的质量和能量分别为m2,E2，则：E2=m2c2两式相减得：ΔE=Δmc2=［m U-(m Th+m a)］c2=［3.853131-(3.786567+0.0664672)］×10-25×(3×108)2×10-13J.答案×10-13J例3氘核和氚核聚变时的核反应方程为已知H的平均结合能是2.78 MeV, H的平均结合能是1.09 MeV, He的平均结合能是7.03 MeV,试计算核反应时释放的能量.解析：聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1××MeV反应后生成的氦核的结合能E2×MeV由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量ΔE=E2-E1MeV第三关：训练关笑对高考随堂训练1.某原子核AZX的质量为m,若用m p和m n分别表示一个质子和一个中子的质量,那么核子组成一个这种原子核释放的核能是()A.［m-Zm p-(A-Z)m n］c2B.［Zm p+(A-Z)m n-m］c2C.［m-Zm n-(A-Z)m p］c2D.［Zm n+(A-Z)m p-m］c2解析:核子组成该种原子核后亏损的质量为Zm p+(A-Z)m n-m,据质能方程可知释放的能量为［Zm p+(A-Z)m n-m］c2,故正确答案为B.答案:B2.近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239（Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为()A.2B.239C.145D.92答案：A3.放射性同位素Na的样品经过6小时还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是（）A.2小时B.C.D.解析：本题考查考生对半衰期的理解，我们知道，放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下1/4，再经一个半衰期这1/4又会衰变一半只剩1/8，所以题中所给的6小时为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2小时，也可根据m余=m原（）得=（），T=2（小时）答案：A4.在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比7:1，如图所示，那么，碳14的衰变方程是（）A.B.C.D.解析：因r=mv/qB，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足m1v1=m2v2，所以答案：C5.两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0073u，氦核的质量为4.0026u,试计算用中子和质子生成1 kg 的氦时，要释放出多少核能？解析：先计算出一个氦核释放的能量，再根据1 kg氦核的个数即可算出释放出总的核能.核反应方程,生成一个氦核过程的质量亏损Δm=(1.0087u+1.0073u)×2-4.0026u=0.0294u,释放的能量ΔE=0.0294×931.5MeV=27.3861MeV,生成1kg氦核释放的能量E=nΔE=×27.3861×106×1.6×10-19J=6.59×1014J.答案：6.59×1014J课时作业四十八原子原子核1.三个原子核X、Y、Z、X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核（He），则下面说法正确的是()A.X核比Z核多一个质子B.X核与Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍解析:设X原子核为X，则根据题意应有再据质量数和核电荷数的关系可得C、D正确，A、B错误.答案:CD2.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为+xα+xβ,其中()A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2解析:由质量数和电荷数守恒可得：4x+220=2322x-y+86=90解得：x=3,y=2.答案:D3.一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及Rn衰变成Po的过程放出的粒子是()A.0.25g,α粒子B.0.75g,α粒子C.0.25g,β粒子D.0.75g,β粒子解析:氡核半衰期为3.8天，7.6天为2个半衰期，所以1g氡7.6天衰变掉的质量为1g×+(1g×)×=0.75g.由Rn→Po+He知Rn衰变成Po的过程中放出的粒子是He即α粒子，所以B正确.答案:B4.印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为U+n→X+Sr+10n，则下列叙述正确的是()A.X原子核中含有54个质子B. X原子核中含有53个中子C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D.裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒解析：由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，BD错,释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错.答案：A5.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：.下列判断正确的是()A. n是质子B. n是中子C.X是Si的同位素D.X是P的同位素解析:X，其电荷数为15，质量数为30，是P的同位素.所以C错误，而D正确.答案:BD6.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是()A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量等于 2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C.用能量大于 2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D.用能量大于 2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解析:用能量小于等于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A正确，B 错误.用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零（若动能之和为零就分不开了），所以C错误，D正确.答案:AD7.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A.核反应方程是B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=（m3-m1-m2）cD. γ光子的波长λ=解析:由知A错；质量亏损Δm=m1+m2-m3,B正确；由ΔE=Δmc2结合质量亏损知C错误；Δmc2=hν=h,所以γ光子的波长λ=,因此，D错误.答案:B8.（山东临沂一模）如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是()A.若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B.若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C.若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量D.若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量解析:核反应过程中，核子数守恒，反应后比反应前核子平均质量减小，则反应过程一定要放出能量，反之，反应后核子平均质量增大，则反应过程中一定要吸收能量，由图象易知A、C正确.实际上在这里A项为轻核的聚变反应，C项为重核的裂变反应.答案:AC9.放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随_________辐射.已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过t=T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比mA:mB=___________.解析:由半衰期公式m=m0()结合题意可得m A·=m B·,所以.答案:γ10.一个运动的α粒子撞击一个静止的14.19 MeV.那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的动能至少要多大？解析:α粒子撞击N核形成复合核，应遵循动量守恒，即m1v0=(m1+m2)v由能量守恒可知，系统损失的动能变成复合核发生转化所需的能量，即m1v-(m1+m2)v2=1.19MeV联立两式解得入射α粒子的动能m1v=1.53MeV.答案:1.53MeV11.如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源，内装Ra，Ra放出某种射线后衰变成Rn，试写出衰变方程.若A距磁场边界MN的距离OA=1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m.据此可推算出一个静止镭核（×10-27kg×10-19C，结果保留三位有效数字）解析：衰变方程为.放出的粒子为α粒子.垂直MN穿出磁场的α粒子在磁场中运动的行迹应如图所示，即其轨迹半径m.由qvαB=m得vα=×106m/sE kα=××10-27××106)2J×10-14J,又Ra衰变过程中动量守恒，即mαvα=m Rn v Rn所以所以由能的转化和守恒定律得，释放的核能为E=E kα+E kRn=（1+) E kα=(1+)××10-14×10-14J.答案×10-14J12.一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核.设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RB：RC=11：30.求：（1）C核的速度大小；（2）根据计算判断C核是什么核；（3）写出核反应方程.解析:（1）设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，根据动量守恒可得：mv0=11mv B+4mv C,代入数值解得vC=3×106m/s.（2）根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R=可得：所以;又q C+q B=7e解得：q C=2e,q B=5e,所以C核为He.(3)核反应方程答案:(1)3×106m/s (2) He (3)。
高中物理选择性必修第三册课后习题 第4章 原子结构和波粒二象性 3 原子的核式结构模型 (2)
3 原子的核式结构模型课后·训练提升基础巩固一、单项选择题1.下列事例能说明原子具有核式结构的是( )A.光电效应现象的发现B.汤姆孙研究阴极射线时发现了电子C.卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转D.康普顿效应答案:C解析:光电效应现象和康普顿效应的发现都说明光的粒子性,选项A、D错误;汤姆孙研究阴极射线时发现了电子,说明原子还可以再分,选项B错误;卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转,从而说明了原子具有核式结构,选项C正确。
2.卢瑟福利用镭源所放出的α粒子作为炮弹去轰击金箔原子,测量α粒子的偏转情况。
下列叙述符合卢瑟福的α粒子散射实验的现象的是( )A.大多数α粒子在穿过金箔后发生明显的偏转B.少数α粒子在穿过金箔后几乎没有偏转C.大多数α粒子在撞到金箔时被弹回D.极个别α粒子在撞到金箔时被弹回答案:D解析:根据α粒子散射实验规律,大多数α粒子在穿过金箔后没有偏转,少部分发生了偏转,极少数几乎原路返回,故选项D正确,A、B、C错误。
3.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,其原因是( )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.金箔中的金原子间存在很大的空隙,只有极少数碰到金原子答案:A解析:原子核集中了原子的全部正电荷和绝大部分质量,当α粒子十分接近原子核时,就会受到很大的库仑斥力,发生大角度偏转,由于原子核很小,α粒子穿过金箔时接近原子核的机会很少,所以只有少数α粒子发生大角度偏转,选项A正确;若原子的正电荷是均匀分布的,α粒子穿过原子时,它受到原子内部两侧正电荷的斥力大部分互相抵消,使α粒子偏转的力不会很大,不会产生大角度的偏转现象,选项B错误;原子中有电子,但电子的质量很小,不到α粒子的七千分之一,α粒子碰到它,就像飞行的子弹碰到一粒尘埃一样,运动方向不会发生明显的改变,选项C错误;实验中所使用的金箔尽管很薄,但也有上万层原子,由此可知,少数α粒子发生大角度偏转显然不是碰到金原子,选项D错误。
新教材人教版高中物理选择性必修第三册 4.3原子的核式结构模型 教学课件
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⑶α粒子散射实验现象
①绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进。
1
②少数α粒子（约占 80）00发生了大角度偏转。 ③极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。
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2、对α粒子散射实验的解释
⑴大角度的偏转不可能是电子造成的 因为电子的质量只有α粒子的
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通常情况下，物质是不带电的，因此，原子应该是电中性的。既然电子是带负电的，质量又 很小，那么，原子中一定还有带正电的部分，它具有大部分的原子质量。请你设想一下，原 子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？
汤姆孙——西瓜模型（枣糕模型） 原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。
前公认的电子电荷e的值为：
e＝ 1.602 176 634 × 10 -19 C
密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的 整数倍。
从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量。现在人们普遍认为电子的质量
为：
me＝ 9.109 383 56 × 10 -31 kg
质子质量与电子质量的比值为： mp 1836 me
原子核的电荷数就是核中的质子数。
核半径的数量级为10-15 m 原子内十分空旷
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典例分析
【例题1】美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根
油滴实验.两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向
竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.
tan s L
物理人教版(2019)选择性必修第三册4.3原子的核式结构模型(共18张ppt)
验事实否定了。
2. α粒子散射实验
粒子源发射α粒子，当α粒子打到金箔时，发生了α粒子的散射。被散射
的 α 粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生。通过显微镜观察闪光就可以记
录在某一时间内向某一方向散射的 α 粒子数。统计散射到各个方向的α粒子
所占的比例，可以推知原子中电荷的分布情况。
原子的全部质量。
对于原子中正负电荷如何分布的问题，科学家们提出了许多模型。其中汤
姆孙本人于 1898 年提出了一种模型。
1. 汤姆孙的原子模型 —— 枣糕模型（西瓜模型）
汤姆孙认为：原子
是一个球体，正电荷弥
漫性地均匀分布在整个
球体内, 电子镶嵌其中。
这个模型不久就被德
国物理学家勒纳德实
验和英国物理学家卢
实验现象：
绝大多数α粒子运动方向不改变或发生很小的偏转
少数（1/8000）α粒子发生较大角度偏转
说明原子中绝大部分是空的
受到较大的库仑力作用
极少数偏转角度甚至超过90˚，有的甚至几乎达到180° 电量和质量分布范围很小，
对 α 粒子散射实验的解释：
集中在一个核上
① 大角度的偏转不可能是电子造成的
质子
中子
X为元素符号
原子核的符号:
核外电子（Z 个）
质子数( Z )＝核电荷数＝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
1
1
H
2
1
H
3
1
H
Z为质子数
A为质量数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2、原子核的尺度
通常用核半径表征核的大小。原子核的半径是无法直接测量的，一般通过其
高中物理第十八章原子结构原子的核式结构模型教材梳理素材新人教选修
2 原子的核式结构模型疱丁巧解牛知识·巧学一、汤姆孙原子模型当时，无法直接通过实验探测原子内部的奥秘，汤姆孙运用经典力学的理论，根据电荷之间的作用力与距离的平方成反比进行了大量计算，以求证电子稳定分布应处的状态，他认为，既然电子那么小，又那么轻，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置(图18-2-1).电子图带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性.如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态，电子在它们的平衡位置附近做简谐运动，可以发射或吸收特定频率的电磁波.汤姆孙原子结构模型图18-2-1模型可以帮助我们理解一些无法直接观察的事物.一个好的原子模型应该能够解释所有的关于原子和物体的信息.当获得越来越多的信息时，模型也会慢慢改变.联想发散汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实所否定.不过它的意义却极其深远，电子的发现使我们认识到原子是有结构的，并用汤姆孙的原子模型可以粗略解释原子发光问题，为我们揭开了原子结构的研究的帷幕.二、α粒子的散射实验1909—1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现.1.实验装置整个实验在真空中进行，高速的α粒子流垂直射到很薄的金箔上，由于受到金原子中带电微粒的库仑力的作用，一些α粒子通过金箔后必然会改变原来的运动方向，产生偏转.当α粒子穿过金箔后，打在荧光屏上闪光，然后通过显微镜观察，如图18-2-2所示.图18-2-2联想发散整个实验过程在真空中进行.α粒子后来被证明是氦原子核，带正电，由两个中子和两个质子组成，其质量约为电子的7 300倍.金箔很薄，α粒子很容易穿过.2.实验现象与结果α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°.α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变.但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象，卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型. 学法一得原子的结构就像一个“黑箱”里面的信息是无法直接获取的.研究黑箱问题的一般方法是有目的地向黑箱输入一些信息，观测黑箱反馈回来的输出信息，进而推断出黑箱内的结构和运行机制.三、原子的核式结构的提出1.推理过程卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象，如图18-2-3所示.图18-2-3按照这个模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转.2.核式结构模型在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转.原子内部是十分“空旷”的.原子直径的数量级为10-10m，原子核直径的数量级为10-15m，两者相差十万倍，而体积的差别就更大了，若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就像足球场中的一粒米.深化升华原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的.电子绕着原子核旋转所需向心力就是核对它的库仑引力.3.大多数α粒子都是“侵入”金原子核和电子之间的空间里，它们受到的库仑力很小，运动方向的改变也就很小.只有极少数的α粒子会非常接近金原子核，这时它们之间强烈的斥力就迫使α粒子发生较大的偏转，甚至被弹回.误区提示不要认为α粒子与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果.4.从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10-15—10-14m，原子大小的数量级为10-10m.学法一得学习时注意把实验结果与核式结构模型的内容之间建立联系，避免机械记忆.四、原子核的电荷与尺度原子核的电荷数等于核外电子数，接近于原子序数，原子核大小的数量级为10-15m，原子大小数量级为10-10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”.典题·热题知识点一卢瑟福α粒子散射实验例1 卢瑟福α粒子散射实验的结果( )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.证明了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里D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动解析：该题要考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献.只要考生了解α粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，不难得出正确答案.α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子.答案：C方法归纳α粒子散射实验是物理学发展史上的一个重要的实验，它的实验结果使人们关于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆孙原子结构的葡萄干面包模型，导致了卢瑟福核式结构模型的确立，教材中关于α粒子散射实验装置和实验方法的描述十分详尽，对实验结果的说明层次非常清楚：绝大多数α粒子穿过，基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转.关于这种重要的实验要记住. 例2 α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是( )A.α粒子与原子核外电子碰撞B.α粒子与原子核发生接触碰撞C.α粒子发生明显衍射D.α粒子与原子核的库仑斥力作用解析：本题考查α粒子散射实验，α粒子与原子核外电子的作用是很微弱的，A 项错误.由于原子核的质量和电荷量很大，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力，B 项错误，D 项正确.答案：D方法归纳 卢瑟福提出的原子核式结构正是建立在α粒子散射实验的基础上的.绝大多数α粒子不发生偏转，这说明原子的内部非常空旷.少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°，这是α粒子与原子核带正电的库仑斥力的作用，这说明原子中正电荷都集中在一个很小的区域内，α粒子穿过单个原子时，才有可能发生大角度的散射.知识点二 α粒子散射实验与电场、电势能等知识的综合例3 如图18-2-4所示，在α粒子散射实验中，α粒子穿过某一金属原子核附近的示意图，A 、B 、C 分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是( )图18-2-4A.α粒子在A 处的速度比B 处的速度小B.α粒子在B 处的动能最大，电势能最小C.α粒子在A 、C 两处的速度大小相等D.α粒子在B 处的速度比在C 处的速度要小解析：α粒子由A 经B 运动到C ，则由于受到库仑斥力的作用，α粒子先减速后加速，所以A 项错误，D 项正确.库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B 项错误.AC 处于同一个等势面上，从A 到C 库仑力不做功，速度大小不变，C 项正确.答案：CD巧妙变式 若α粒子穿过某一带负电的点电荷附近，则运动情况又如何呢？(若α粒子穿过某一带负电的点电荷附近，由于受到库仑引力的作用，则α粒子一直向负点电荷靠近，最后落在上面，发生中和，则在此过程中库仑引力做正功，动能增大，电势能减小.)例4 已知电子质量为9.1×10-31 kg ，带电量为-1.6×10-19 C ，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10-10 m 时，求电子绕核运动的速度、频率、动能和等效的电流强度.解析：电子绕原子核做匀速圆周运动，电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力.由向心力公式可求出速度和周期，继而再求出频率、动能、等效电流强度.根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力.可知： k 202r e =m 02r v v=e m r k 0=1.6×10-19×31-10-9109.1100.53109⨯⨯⨯⨯m/s=2.18×106 m/s 而v=2πfr 0即f=02r v π=10-6100.533.142102.18⨯⨯⨯⨯Hz=6.55×1015 HzE k =21mv 2=21·02r ke =21×10-29100.5319)-10(1.6109⨯⨯⨯⨯J=2.16×10-8 J 设电子运动周期为T ，则T=V r 02π=6-10102.18100.533.142⨯⨯⨯⨯ s=1.5×10-16 s 电子绕核的等效电流强度：I=t q =T e =16--191015101.6⨯⨯A=1.7×10-3 A. 方法归纳 本题通过构建理想的物理模型，综合考查匀速圆周运动、电场力和电流强度等知识. 知识点三 α粒子与动量守恒定律、能量恒定律综合例5 1909—1911年英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用α粒子轰击金箔的实验.发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；少数α粒子却发生了较大角度的偏转；极少数α粒子偏转角度超过了90°；有的甚至被弹回，偏转角几乎达到了180°.这就是α粒子散射实验.为了解释这个结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.请你利用α粒子散射实验结果估算原子核的大小(保留一位有效数字).(下列公式或数据为已知：点电荷的电势U=kQ/r,k=9.0×109 Nm 2/C 2，金原子序数79，α粒子质量m α=6.64×10-27 kg ，α粒子速度v=1.6×107 m/s ，电子电量e=1.6×10-19 C.解析：由于是估算，我们可以取极少数被弹回的α粒子为研究对象.当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小约等于金原子核的半径.利用能量转化与守恒定律进行计算.对于极少数被弹回的α粒子，受到很强的排斥力，可以认为它几乎接近原子核；它先做减速运动，当速度减为0后，反向加速.当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小，约等于金原子核的半径；此过程中α粒子的动能转化为电势能.21m αv 2=rkeQ ,解得：r=22v m keQ α 代入数据解得：r=4×10-14m.巧解提示 将α粒子靠近金原子核类比为B 物体连接一弹簧静止在光滑水平面上，并与一墙相靠，A 以v 0的速度冲向B.A 先做减速，当速度减为0时，反向加速.当A 的速度减为0时，A 、B 间距离最小，A 的动能转化为弹性势能.两个带电粒子只在电场力作用下的相对运动，与碰撞中的弹簧模型相似，只有电场力做功系统动能与电势能的总和保持不变.处理这类问题常用动量守恒定律、能的转化与守恒，有时还需结合牛顿运动定律.图18-2-5问题·探究思想方法探究问题原子物理学研究的是微观现象，比较抽象.通过原子核结构的探索过程，总结研究微观世界的方法？探究过程：微观世界的原子和原子核的结构无法直接通过实验直接观察到，只能依据实验现象，通过科学的思维和研究方法进行间接研究原子核的微观结构.即由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.探究结论:由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2024-2025学年高二物理选择性必修第三册(鲁科版)教学课件第4章第2节原子的核式结构模型
原子核式结构模型示意图
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
露珠
原子核体育场Fra bibliotek原子高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
本课小结
一 α粒子散射实验 二 原子的核式结构模型
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
当堂检测
1. 如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转 动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确
的是（ C ）
A.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
解析:A错：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多 数α粒子基本不偏转，可知金原子内部很“空旷”。 B错：放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数很少，说明少数α粒子 发生大角度偏转，可知原子内部带正电的体积很小。 C对：用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似。 D错：主要原因是α粒子与金原子核间的库仑力作用，从而出现偏转。
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
3. 根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是（ D ）
A.原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内 D.原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域内
解析：A对，D错：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粒子发生了较大角度的偏转； 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），是卢瑟福建立原子 核式结构模型的重要依据。 B错：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型。 C错：发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核之间作用的结果。
2023年新教材高中物理原子的核式结构模型讲义新人教版选择性必修第三册
3．原子的核式结构模型核心素养学习目标 物理观念 知道阴极射线及本质，了解电子及其比荷，知道原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度。
科学思维 掌握电子的电荷量、原子的核式结构模型，能够通过科学推理解决相关的问题。
科学探究 探究阴极射线的本质，理解α粒子散射实验，揭示实验本质，得出结论，学习科学家的探索方法，提高观察与实验的能力。
科学态度 与责任通过学习了解科学家探索科学的艰辛，坚持实事求是的科学态度，培养积极探索科学的兴趣。
知识点 1 电子的发现1．阴极射线荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为__阴极射线__。
2．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在__电场__和__磁场__中的偏转情况断定，它的本质是带__负__电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
(2)换用__不同材料__的阴极做实验，所得比荷的数值都__相同__，是氢离子比荷的近两千倍。
(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子__大致相同__，而质量比氢离子__小得多__，后来组成阴极射线的粒子被称为__电子__。
3．汤姆孙的进一步研究汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了__电子__是原子的组成部分。
4．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由__密立根__通过著名的油滴实验__得出，电子电荷量的现代值为e ＝__1.602×10－19 C__。
(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是__e 的整数倍__。
(3)电子的质量：m e ＝9.109 383 56×10－31 kg ，质子质量与电子质量的比m pm e＝__1_836__。
说明：阴极射线实质是高速电子流。
知识点 2 原子的核式结构模型1．α粒子散射实验(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。
鲁科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 原子结构 第2节 原子的核式结构模型
从A到C的过程中电场力做的总功等于零,A、B错误,C正确;α粒子所受的
1 2
库仑力F=
,B点离原子核最近,所以α粒子在B点时所受的库仑力最
2
大,加速度最大,故加速度先增大后减小,D错误。
针对训练4
在α粒子散射实验中,根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小
距离可以估算原子核的大小。现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰
原子中绝大部分是空的,原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小
的核内。
应用体验
【例题1】 (多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属,并同时进
行观测,经过大量的实验,最终确定了原子的核式结构模型。如图所示为该
实验的装置,其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用α粒子轰
击金箔时,在不同位置进行观测,如果观测的时间相同,则下列说法正确的
轨迹为( A )
A.轨迹a
B.轨迹b
C.轨迹c
D.轨迹d
解析 卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子核式结构模型,正电荷全部集
中在原子核内,α粒子带正电,同种电荷相互排斥,因离原子核越近,受到的库
仑斥力越强,则偏转程度越大,所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能
的运动轨迹为轨迹a,故A正确,B、C、D错误。
针对训练3
在卢瑟福的α粒子散射实验中,某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如
图所示,图中P、Q两点为轨迹上的点,虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的
直线。两虚线和轨迹将平面分成四个区域,不考虑其他原子核对α粒子的
作用,那么关于该原子核的位置,下列说法正确的是( A )
A.可能在①区域
B.可能在②区域
C.可能在③区域
原子的核式结构模型-新教材高中物理选择性必修第三册同步课件PPT(鲁科版)
时 分
层
攻 偏转．
作
重
业
难
(3)α 粒子的大角度偏转，否定汤姆孙的原子结构模型．
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自
3．大角度偏转的实验现象分析
当
主
堂
预 习
(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
达 标
·
探
固
新 发生大角度偏转．
双
知
基
(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
难
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·
自
当
主
堂
预
达
习
少数靠近原子核的 α 粒子受 标
·
探 新 知
α 粒子在原子内部时，受到
受力
到的库仑力大，而大多数离核
固 双 基
的库仑斥力相互抵消，几乎
合 情况
作 探
为零
究
攻 重 难
较远的 α 粒子受到的库仑力 课
时
较小
分
层
作
业
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·
自 主
绝大多数 α 粒子运动方向不
)
双 基
合
作
课
探
时
究
分
层
攻
作
重
业
难
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20
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自
A．在图中的 A、B 两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏 当
主
堂
预 习
上的闪光次数一样多
达 标
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探
固
新
B．在图中的 B 位置进行观察，屏上观察不到任何闪光