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1、
3.2 原子模型的提出
學(xué)習(xí)目標(biāo)
重點(diǎn)難點(diǎn)
1.知道α粒子散射實(shí)驗(yàn)的方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2.記住盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容
3.知道原子和原子核大小的數(shù)量級。
重點(diǎn):α粒子散射實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論。
難點(diǎn):利用核式結(jié)構(gòu)解釋α粒子散射實(shí)驗(yàn)。
一、湯姆生模型
棗糕模型是湯姆生于1904年提出的,他認(rèn)為原子是一個球體,正電荷均勻分布在整個球內(nèi),電子像棗糕上的棗子一樣嵌在球中。湯姆生的模型是第一個有一定科學(xué)依據(jù)的原子結(jié)構(gòu)模型。
二、出人意料的結(jié)果
1.實(shí)驗(yàn)方法:用由放射源射出的α粒子束轟擊金箔,利用熒光屏接收、探測通過金箔后的α粒子分布情況。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果:絕大多數(shù)α
2、粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn);有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn),有的α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90,極少數(shù)α粒子甚至被彈回。
預(yù)習(xí)交流1
做α粒子散射實(shí)驗(yàn)時為什么要用金箔?
答案:一是金原子的質(zhì)量、電荷比α粒子的質(zhì)量和電荷大得多,α粒子靠近金原子核時受的作用力比較大,α粒子容易偏轉(zhuǎn);二是金的延展性比較好,可以做得很薄,接近單原子層。
三、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型
在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核上,帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。
預(yù)習(xí)交流2
在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,偏轉(zhuǎn)角大的α粒子與偏轉(zhuǎn)角小的α粒子相比,哪種α粒子離金原子核近?
答案:偏
3、轉(zhuǎn)角大的α粒子離金原子核近。因?yàn)殡x原子核越近,α粒子受到的庫侖斥力越大,偏轉(zhuǎn)角度就越大。
四、原子核的電荷與尺度
1.原子內(nèi)的電荷關(guān)系:各種元素的原子核的電荷數(shù)非常接近它們的原子序數(shù)。
2.原子核的大?。涸雍税霃降臄?shù)量級為10-15 m,原子半徑的數(shù)量級為10-10 m。
一、α粒子散射實(shí)驗(yàn)
α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置是怎樣的?實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)有哪些?
答案:1.實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)由放射源、金箔、熒光屏等組成。
2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng):
(1)整個實(shí)驗(yàn)過程需在真空中進(jìn)行。
(2)α粒子是氦核,本身很小,金箔需很薄,α粒子才能很容易穿過。
(3)實(shí)驗(yàn)中用的是金箔而不是鋁箔,這是
4、因?yàn)榻鸬脑有驍?shù)大,可以使α粒子與金核間產(chǎn)生較大的庫侖力,偏轉(zhuǎn)明顯;另外金的延展性好,容易做成極薄的金箔。
盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的根據(jù)是α粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)α粒子( ?。?。
A.全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)
B.絕大多數(shù)穿過,只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),有的甚至被彈回
C.絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn),甚至被彈回,只有少數(shù)穿過
D.全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)
答案:B
解析:在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn),有少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),有的α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過了90,極少數(shù)α粒子甚至被反彈回來。
分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)的兩個要點(diǎn)
1.熟記裝置及原
5、理
α粒子散射實(shí)驗(yàn)是一個非常重要的實(shí)驗(yàn),因此對實(shí)驗(yàn)器材、現(xiàn)象、現(xiàn)象分析、結(jié)論都必須弄明白,才能順利解答有關(guān)問題。
2.理解建立核式結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)
①湯姆生模型不能解釋α粒子的大角度散射。
②核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變。
③少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),甚至反彈回來,表明這些α粒子在原子中的某個很小范圍內(nèi)受到較大的作用力,在這個范圍內(nèi)集中的質(zhì)量、電荷量均比α粒子大得多。
④絕大多數(shù)α粒子在穿過金原子層時運(yùn)動方向沒有明顯變化,說明原子中絕大部分是空的。原子的質(zhì)量、電荷量都集中在體積很小的核上。
二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型
盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)是如何解釋α粒子散射實(shí)驗(yàn)的?
答
6、案:(1)當(dāng)α粒子穿過原子時,如果離核較遠(yuǎn),受到原子核的庫侖斥力小,α粒子就像穿過“一片空地”一樣,無遮無擋,運(yùn)動方向改變很小,因?yàn)樵雍撕苄?,所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
(2)只要當(dāng)α粒子十分接近原子核穿過時,才受到很大的庫侖斥力作用,偏轉(zhuǎn)角才很大,而這種機(jī)會很少。
(3)如果α粒子正對著原子核射來,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180,這種機(jī)會極少,如圖所示。
盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容有( )。
A.原子的中心有個核,叫原子核
B.原子的正電荷均勻分布在整個原子中
C.原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里
D.帶負(fù)電的電子在核外繞著核旋轉(zhuǎn)
答案:ACD
解
7、析:盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容是:在原子的中心有一個很小的核,叫做原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里,帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn),由此可見,B錯,A、C、D正確。
α粒子散射實(shí)驗(yàn)中常用的規(guī)律
(1)庫侖定律:F=k,用來分析α粒子和原子核間的相互作用力。
(2)牛頓第二定律:該實(shí)驗(yàn)中α粒子只受庫侖力,可根據(jù)庫侖力的變化分析加速度的變化。
(3)功能關(guān)系:根據(jù)庫侖力做功,可分析動能的變化,也能分析電勢能的變化。
(4)原子核帶正電,其周圍的電場相當(dāng)于正點(diǎn)電荷的電場,注意應(yīng)用其電場線和等勢面的特點(diǎn)。
1.在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)中,并沒有考慮α粒子跟電子碰
8、撞所產(chǎn)生的效果,這是由于( ?。?
A.α粒子跟電子相碰時,損失的動量很小,可忽略
B.電子體積實(shí)在太小,α粒子完全碰不到
C.α粒子跟各電子碰撞的效果互相抵消
D.由于電子是均勻分布的,α粒子受電子作用力的合力為零
答案:A
解析:少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因僅是因?yàn)樗蛶д姷脑雍酥g強(qiáng)大的庫侖斥力的作用,而α粒子碰撞到電子上好像飛行中的子彈碰到塵埃上,幾乎不受影響。
2.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,引起α粒子散射的力量是( ?。?
A.萬有引力 B.電場力
C.磁場力 D.強(qiáng)相互作用力
答案:B
3.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有少數(shù)α粒子發(fā)生大角
9、度偏轉(zhuǎn),其原因是( ?。?
A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上
B.正電荷在原子中是均勻分布的
C.原子中存在著帶負(fù)電的電子
D.金箔中的金原子間存在很大的空隙,只有極少數(shù)碰到金原子
答案:A
4.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,不考慮金原子核外電子與α粒子的碰撞的影響,是因?yàn)椋ā 。?
A.α粒子與核外電子根本就無相互作用力
B.因?yàn)楹送怆娮邮蔷鶆蚍植嫉?,故電子對α粒子的合力?
C.α粒子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量,故α粒子與電子碰撞時,α粒子的速度基本上不受影響
D.電子體積很小,α粒子根本就碰不到
答案:C
解析:α粒子與電子間存在庫侖引力,故A錯。盧瑟福的核式結(jié)
10、構(gòu)說明核在中心,電子在外繞其運(yùn)動,而不是均勻分布,故B錯。α粒子與電子的碰撞遵循動量守恒定律,mα≥me時,α粒子的運(yùn)動基本不受影響,因此C正確。α粒子與電子碰撞的幾率小,但并不是碰不到,故D錯。
5.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)α粒子最接近金原子核時,α粒子符合下列哪些情況( ?。?。
A.動能最小
B.勢能最小
C.α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小
D.所受原子核庫侖斥力最大
答案:AD
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