高中物理 3.2 原子的結(jié)構(gòu)課件 粵教版選修3-5.ppt

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高中物理 選修3 5 粵教版 第二節(jié)原子的結(jié)構(gòu) 目標(biāo)定位 1 了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù) 2 知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 3 知道原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容 4 能說出原子和原子核大小的數(shù)量級(jí) 一 湯姆生的 葡萄干布丁 模型1 湯姆生的 葡萄干布丁 模型 原子是一個(gè) 均勻分布在整個(gè)球內(nèi) 像布丁里的葡萄干一樣鑲嵌在原子里 如圖3 2 1所示 圖3 2 1 球體 正電荷 電子 2 湯姆生的模型能解釋一些實(shí)驗(yàn)事實(shí) 如利用電子的 定性解釋某些光輻射 二 粒子散射實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)裝置 1 放射源 釙放在帶小孔的鉛盒中 能放射 粒子 帶正電 q 質(zhì)量約為氫原子的4倍 射出速度可達(dá)107m s 2 金箔 厚度極小 雖然很薄但仍有幾千層原子 3 顯微鏡 能夠在圍繞金箔的 內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)觀察 4 熒光屏 玻璃片上涂有 物質(zhì)硫化鋅 裝在顯微鏡上 簡諧振動(dòng) 粒子 2e 水平面 熒光 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 絕大多數(shù)的 粒子穿過金箔后 的方向前進(jìn) 2 少數(shù) 粒子發(fā)生了 的偏轉(zhuǎn) 3 極少數(shù) 粒子的偏轉(zhuǎn)角 超過 甚至有極個(gè)別 粒子被反彈回來 3 實(shí)驗(yàn)意義 1 否定了 的原子結(jié)構(gòu)模型 2 提出了 模型 明確了 的數(shù)量級(jí) 仍沿原來 較大 90 湯姆生 原子核式結(jié)構(gòu) 原子核大小 4 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型1911年盧瑟福提出 在原子的中心有一個(gè) 叫做 原子的全部 和幾乎全部質(zhì)量都集中在 帶 荷的 在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 特別提醒1 原子核所帶單位正電荷數(shù)等于核外電子數(shù) 所以整個(gè)原子呈電中性 2 電子繞核旋轉(zhuǎn)所需向心力是核對(duì)它的庫侖引力 5 原子核的大小 實(shí)驗(yàn)確定的原子核半徑R的數(shù)量級(jí)為 而整個(gè)原子的半徑數(shù)量級(jí)是 兩者相差十萬倍之多 可見原子內(nèi)部是十分 空曠 的 特別提醒依據(jù) 粒子散射是估計(jì)核半徑最簡單的方法 很小的核 原子核 正電荷 原子核里 負(fù)電 電子 10 15m 10 10m 一 對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 如圖3 2 2 圖3 2 2 2 注意事項(xiàng) 1 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程在真空中進(jìn)行 2 粒子是氦原子核 體積很小 金箔需要做得很薄 粒子才能穿過 3 粒子散射實(shí)驗(yàn)與湯姆生的原子模型的沖突分析分析否定的原因 1 由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于 粒子質(zhì)量 所以電子不可能使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 2 使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的只能是原子中帶正電的部分 按照湯姆生原子模型 正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的 粒子穿過原子時(shí) 它受到的兩側(cè)斥力大部分抵消 因而也不可能使 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 更不可能使 粒子反向彈回 這與 粒子的散射實(shí)驗(yàn)相矛盾 3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的 除非原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的核上 否則 粒子大角度散射是不可能的 例1 雙選 如圖3 2 3為盧瑟福所做的 粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖 熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A B C D四個(gè)位置時(shí) 下述說法中正確的是 圖3 2 3 A 相同時(shí)間內(nèi)在A時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最少B 相同時(shí)間內(nèi)在B時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A時(shí)稍少些C 放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光 但次數(shù)極少D 放在C D位置時(shí)屏上觀察不到閃光答案BC解析在盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)中 粒子穿過金箔后 絕大多數(shù) 粒子仍沿原來的方向前進(jìn) 故A錯(cuò)誤 少數(shù) 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 極少數(shù) 粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90 極個(gè)別 粒子反彈回來 所以在B位置只能觀察到少數(shù)的閃光 在C D兩位置能觀察到的閃光次數(shù)極少 故D錯(cuò) B C對(duì) 借題發(fā)揮解決 粒子散射實(shí)驗(yàn)問題的技巧 1 熟記裝置及原理 2 理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn) 核外電子不會(huì)使 粒子的速度發(fā)生明顯改變 湯姆生的原子模型不能解釋 粒子的大角度散射 少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn) 甚至反彈回來 表明這些 粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量 電量均比它本身大得多的物體的作用 絕大多數(shù) 粒子在穿過厚厚的金原子層時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沒有明顯變化 說明原子中絕大部分是空的 原子的質(zhì)量 電量都集中在體積很小的核內(nèi) 針對(duì)訓(xùn)練1 單選 2013 福建高考 在盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)中 金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng) 下列各圖畫出的是其中兩個(gè) 粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡 其中正確的是 答案C解析 粒子與原子核相互排斥 A D錯(cuò) 運(yùn)動(dòng)軌跡與原子核越近 力越大 運(yùn)動(dòng)方向變化越明顯 B錯(cuò) C對(duì) 二 盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型1 內(nèi)容 在原子中心有一個(gè)很小的核 叫原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核內(nèi) 帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 2 對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋 1 當(dāng) 粒子穿過原子時(shí) 如果離核較遠(yuǎn) 受到原子核的斥力很小 運(yùn)動(dòng)方向改變很小 因?yàn)樵雍撕苄?所以絕大多數(shù) 粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 2 只有當(dāng) 粒子十分接近原子核穿過時(shí) 才受到很大的庫侖力作用 偏轉(zhuǎn)角才很大 而這種機(jī)會(huì)很少 3 如果 粒子正對(duì)著原子核射來 偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180 這種機(jī)會(huì)極少 如圖3 2 4所示 圖3 2 4 3 數(shù)量級(jí) 原子的半徑數(shù)量級(jí)為10 10m 原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10 15m 原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的十萬分之一 體積只相當(dāng)于原子體積的10 15 例2 單選 下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)中 錯(cuò)誤的是 A 原子中絕大部分是空的 原子核很小B 電子在核外繞核旋轉(zhuǎn) 向心力為庫侖力C 原子的全部正電荷都集中在原子核里D 原子核的直徑大約為10 10m答案D解析盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯姆生模型 盧瑟福提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 并估算出原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10 15m 而原子直徑的數(shù)量級(jí)為10 10m 是原子核直徑的十萬倍 所以原子內(nèi)部是十分 空曠 的 核外帶負(fù)電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉(zhuǎn) 所以本題應(yīng)選D 針對(duì)訓(xùn)練2 單選 在盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)中 只有少數(shù) 粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn) 其原因是 A 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里B 正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C 原子中存在著帶負(fù)電的電子D 原子的質(zhì)量在原子核內(nèi)是均勻分布的答案A解析本題考查了學(xué)生對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原子的核式結(jié)構(gòu)關(guān)系的理解 原子的核式結(jié)構(gòu)正是建立在 粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上的 C D的說法沒有錯(cuò) 但與題意不符