成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-5 原子结构原子结构第十八章第十八章第二节原子的核式结构模型第二节原子的核式结构模型第十八章第十八章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业7易错案例剖析易错案例剖析6学习目标定位学习目标定位掌握掌握粒子的散射实验及其实验结果粒子的散射实验及其实验结果了解原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度了解原子的核式结构模型及原子核的电荷与尺度理解原子核式结构提出的主要思想理解原子核式结构提出的主要思想课堂情景切入课堂情景切入原原子子很很小小，无无法法直直接接观观察察。英英国国科科学学家家卢卢瑟瑟福福首首次次用用粒粒子轰开了原子的大门，揭开了人们对原子结构研究的序幕。子轰开了原子的大门，揭开了人们对原子结构研究的序幕。知识自主梳理知识自主梳理汤汤姆姆孙孙在在发发现现电电子子后后，便便投投入入了了对对原原子子内内部部结结构构的的探探索索，他他运运用用丰丰富富的的想想象象，提提出出了了原原子子_模模型型(如如图图所所示示)。在在这这个个模模型型里里，汤汤姆姆孙孙把把原原子子看看作作一一个个球球体体，正正电电荷荷_地地分分布布在在整整个个球球内内，电电子子象象枣枣糕糕上上的的枣枣子子一一样样嵌嵌在在球球中中，被被_吸引着。原子内正、负电荷吸引着。原子内正、负电荷_，因此原子的整体呈，因此原子的整体呈_性。性。汤姆孙的枣糕式模型汤姆孙的枣糕式模型枣糕枣糕均匀均匀正电荷正电荷相等相等中中19091911年年卢卢瑟瑟福福和和他他的的助助手手做做了了用用粒粒子子轰轰击击金金箔箔的的实验，获得了重要的发现。实验，获得了重要的发现。1实验装置实验装置(如图所示如图所示)说明：说明：(1)整个实验过程在真空中进行。整个实验过程在真空中进行。(2)金箔很薄，金箔很薄，粒子粒子(He核核)很容易穿过。很容易穿过。粒子散射实验粒子散射实验2实验结果实验结果绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后基基本本上上仍仍沿沿_，但但是是有有少少数数粒粒子子发发生生了了_的的偏偏转转，极极少少数数粒粒子子被被_。3实验意义实验意义卢卢瑟瑟福福通通过过粒粒子子散散射射实实验验，否否定定了了汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型型，建立了建立了_模型。模型。原来的方向前进原来的方向前进较大较大反向弹回反向弹回核式结构核式结构卢卢瑟瑟福福依依据据粒粒子子散散射射实实验验的的结结果果，提提出出了了原原子子核核的的核核式式结结构构： 原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的核核，叫叫_，原原子子的的全全部部_电电荷荷和和几几乎乎全全部部_都都集集中中在在核核里里，带带负负电电的的_在在核外空间绕核旋转。核外空间绕核旋转。(如图所示如图所示)卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型原子核原子核正正质量质量电子电子原原子子核核的的电电荷荷数数等等于于核核外外_数数，接接近近于于原原子子序序数数，原原子子核核大大小小的的数数量量级级为为_m，原原子子大大小小数数量量级级为为_m，两两者者相相差差十十万万倍倍之之多多，可可见见原原子子内内部部十十分分“空空旷旷”。若若原原子子相相当当于一个立体的足球场的话，则原子核就象足球场中的一粒米。于一个立体的足球场的话，则原子核就象足球场中的一粒米。原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度电子电子10151010重点难点突破重点难点突破一、一、粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型1粒粒子子在在穿穿过过原原子子之之间间时时，所所受受周周围围的的正正、负负电电荷荷作作用用的库仑力是平衡的，的库仑力是平衡的，粒子不会发生偏转。粒子不会发生偏转。2粒粒子子正正对对着着电电子子射射来来，质质量量远远小小于于粒粒子子的的电电子子不不可可能使能使粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。二、原子的核式结构模型对二、原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释粒子散射实验结果的解释1当当粒粒子子穿穿过过原原子子时时，如如果果离离核核较较远远，受受到到原原子子核核的的斥斥力力很很小小，粒粒子子就就象象穿穿过过“一一片片空空地地”一一样样，无无遮遮无无挡挡，运运动动方方向向改改变变很很小小，因因为为原原子子核核很很小小，所所以以绝绝大大多多数数粒粒子子不不发发生生偏偏转。转。2只只有有当当粒粒子子十十分分接接近近原原子子核核穿穿过过时时，才才受受到到很很大大的的库库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少。仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少。3如如果果粒粒子子正正对对着着原原子子核核射射来来，偏偏转转角角几几乎乎达达到到180，这种机会极少，如图所示。这种机会极少，如图所示。特别提醒：特别提醒：(1)粒粒子子与与原原子子核核之之间间的的万万有有引引力力远远小小于于两两者者之之间间的的库库仑仑斥力，因而可以忽略不计。斥力，因而可以忽略不计。(2)粒粒子子并并没没有有与与金金原原子子核核直直接接发发生生碰碰撞撞，偏偏转转的的原原因因是是库仑斥力影响的结果。库仑斥力影响的结果。答案：答案：BCD解解析析：原原子子核核带带正正电电与与粒粒子子间间存存在在库库仑仑力力，当当粒粒子子靠靠近近原原子子核核时时受受库库仑仑力力而而偏偏转转，故故B对对，A错错；由由于于原原子子核核非非常常小小，绝绝大大多多数数粒粒子子经经过过时时离离核核较较远远因因而而运运动动方方向向几几乎乎不不变变，只只有有离离核很近的核很近的粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对。对。2库仑力对库仑力对粒子的做功情况粒子的做功情况(1)当当粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。(2)当当粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。3粒子的能量转化情况粒子的能量转化情况仅仅有有库库仑仑力力做做功功，能能量量只只在在电电势势能能和和动动能能之之间间相相互互转转化化，而总能量保持不变。而总能量保持不变。答案：答案：A解解析析：在在粒粒子子穿穿过过金金箔箔的的过过程程中中，一一直直受受到到金金原原子子核核的的库库仑仑斥斥力力作作用用，粒粒子子的的动动能能先先减减小小后后增增大大，电电势势能能先先增增大大后后减小。综上所述本题选减小。综上所述本题选A。三、原子的核式结构模型与原子核的组成三、原子的核式结构模型与原子核的组成1原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比核式结构核式结构枣糕模型枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球原子是充满了正电荷的球体体电子绕核高速旋转电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内电子均匀嵌在原子球体内2.原子内的电荷关系原子内的电荷关系原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数。原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数。3原子核的组成原子核的组成原原子子核核由由质质子子和和中中子子组组成成，原原子子核核的的电电荷荷数数等等于于原原子子核核的的质子数。质子数。4原子核的大小原子核的大小原原子子的的半半径径数数量量级级为为1010m，原原子子核核半半径径的的数数量量级级为为1015m，原原子子核核的的半半径径只只相相当当于于原原子子半半径径的的十十万万分分之之一一，体体积积只只相当于原子体积的相当于原子体积的1015。答案：答案：BCAD解解析析：人人们们对对原原子子结结构构的的认认识识先先后后经经历历了了汤汤姆姆孙孙模模型型、卢卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。考点题型设计考点题型设计粒子散射实验粒子散射实验A相同时间内放在相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多位置时观察到屏上的闪光次数最多B相相同同时时间间内内放放在在B位位置置时时观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数数比比放放在在A位置时少得多位置时少得多C放在放在C、D位置时屏上观察不到闪光位置时屏上观察不到闪光D放在放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解解析析：根根据据粒粒子子散散射射实实验验的的现现象象，绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后，基基本本上上沿沿原原方方向向前前进进，因因此此在在A位位置置观观察察到到闪闪光光次次数数最最多多，故故A正正确确，少少数数粒粒子子发发生生大大角角度度偏偏转转，因因此此从从A到到D观观察察到的闪光会逐渐减少，因此到的闪光会逐渐减少，因此B、D正确，正确，C错。错。答案：答案：C点评：点评：(1)明确实验装置中各部分的组成及作用。明确实验装置中各部分的组成及作用。(2)弄弄清清实实验验现现象象，知知道道“绝绝大大多多数数”、“少少数数”和和“极极少少数数”粒粒子的运动情况。子的运动情况。答案：答案：AC解解析析：粒粒子子散散射射的的原原因因是是原原子子核核对对其其有有库库仑仑斥斥力力的的作作用用，离离核核越越近近，斥斥力力越越大大，偏偏转转越越明明显显，当当正正好好击击中中原原子子核核时时，由由于于粒子质量较小而反弹。粒子质量较小而反弹。原子的核式结构模型原子的核式结构模型解解析析：因因为为原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核核内内，而而原原子子核核又又很很小小，所所以以原原子子内内绝绝大大部部分分区区域域是是“空空”的的，A正正确确，C错错误误；电电子子绕绕原原子子核核的的圆圆周周运运动动是是原原子子核核与与电电子子间间的的库库仑仑引引力力提提供供向向心心力力，B正正确确；原原子子核核直直径径的的数数量量级级是是1015m，原子直径的数量级是，原子直径的数量级是1010m，D错误。错误。答案：答案：AB答案：答案：BD解解析析：原原子子的的核核式式结结构构模模型型是是在在粒粒子子的的散散射射实实验验结结果果的的基基础础上上提提出出的的，A错错误误。原原子子中中绝绝大大部部分分是是空空的的，带带正正电电的的部部分分集集中中在在原原子子中中心心一一个个很很小小的的范范围围，称称为为原原子子核核，B正正确确，C错错误误。原原子子核核集集中中了了原原子子全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量，带带负负电电的电子在核外旋转，的电子在核外旋转，D正确。正确。粒子散射过程中的能量转化粒子散射过程中的能量转化解解析析：该该题题考考查查了了原原子子的的核核式式结结构构、动动能能、电电势势能能、库库仑仑定定律律及及能能量量守守恒恒等等知知识识点点。粒粒子子在在接接近近金金原原子子核核的的过过程程中中，要要克克服服库库仑仑力力做做功功，动动能能减减少少，电电势势能能增增加加，两两者者相相距距最最近近时时，动动能能最最小小，电电势势能能最最大大，总总能能量量守守恒恒。根根据据库库仑仑定定律律，距距离离最最近时，斥力最大。近时，斥力最大。易错案例剖析易错案例剖析易易错错分分析析：对对粒粒子子散散射射实实验验现现象象识识记记不不准准，不不理理解解粒粒子子散射的真正原因而错选散射的真正原因而错选ABC。正正确确解解答答：粒粒子子散散射射实实验验的的原原因因是是粒粒子子与与金金原原子子核核间间存存在库仑斥力，因此，仅有在库仑斥力，因此，仅有D图正确。图正确。正确答案：正确答案：D