2.2 2.2 原子的核式结构模型原子的核式结构模型1897年，汤姆孙对阴极射线研究，发现了电子，说明原子是可再分，原子是中性，可推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？汤姆孙19191919世纪末到世纪末到世纪末到世纪末到20202020世纪的三十年代，对于电子、光世纪的三十年代，对于电子、光世纪的三十年代，对于电子、光世纪的三十年代，对于电子、光谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的理论，导致人们对原子和原子核认识的升华理论，导致人们对原子和原子核认识的升华理论，导致人们对原子和原子核认识的升华理论，导致人们对原子和原子核认识的升华 十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部分由于电子是带负电的，子是原子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？的呢？汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤汤姆姆生生提提出出了了枣枣糕糕模模型型汤姆生汤姆生汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型 在汤姆生的原子在汤姆生的原子模型中，原子是一个模型中，原子是一个球体；正电核均匀分球体；正电核均匀分布在整个球内，而电布在整个球内，而电子都象枣核那样镶嵌子都象枣核那样镶嵌在原子里面在原子里面电子电子正电荷正电荷 这个模型不这个模型不这个模型不这个模型不久就被实验事久就被实验事久就被实验事久就被实验事实否定了实否定了实否定了实否定了 粒子散射实验粒子散射实验著名的 粒子散射实验卢瑟福 19091911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了 粒子散射实验 粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验1 1、绝大多数、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进2 2、少数、少数 粒子发生了较大的偏转粒子发生了较大的偏转3 3、极少数、极少数 粒子的偏转超过粒子的偏转超过90904 4、有的甚至几乎达到、有的甚至几乎达到180 180 第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第一条现象说明，原子中绝大部分是空的第二、三现象可看出，第二、三现象可看出， 粒子受到较大的库仑力作用粒子受到较大的库仑力作用第四条现象可看出，第四条现象可看出， 粒子在原子中碰到了比他质量大的多粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西的东西 粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对对 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，电荷均匀分布， 粒子所受库仑力也很小，故粒子所受库仑力也很小，故 粒子偏转角度不会很大粒子偏转角度不会很大在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核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核里子核里带负电的电子在核外空间绕着核旋转带负电的电子在核外空间绕着核旋转原子的核式结构原子的核式结构原子的核式结构原子的核式结构卢瑟福提卢瑟福提出的原子出的原子核式结构核式结构体育场原子核的核式结构原子核的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：原子原子核 原子半径数量级：1010 m原子核半径数量级：1015 m问题门诊：1、为什么不能用电子显微镜来观察原子的结构？ 电子显微镜得分辨率不够,一般非常好的透射电子显微镜得分辨率也就(A)埃级,而一般原子半径为几十个皮米,所以用电子显微镜来观察不到原子的结构,只能观察到材料的形貌结构。 用扫描隧道显微镜才可以直接观察到原子。问题门诊：2、粒子散射实验装置为什么要放在真空中？3、散射实验用的是金箔、铂箔等重金属箔，为什么不用轻金属箔，如铝箔等？ 体育场体育场原子核的核式结构原子核的核式结构原子核的核式结构原子核的核式结构 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空空旷旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：原子原子原子核原子核 原子半径数量级：原子半径数量级：1010 m原子核半径数量级：原子核半径数量级：1015 m原子核的电荷原子核的电荷粒子散射实验的应用粒子散射实验的应用质子数电荷数电子数原子序数+Ze+Ze原子核的电荷原子核的电荷 Z Z电荷数电荷数思思 考考1 1、在在粒粒子子散散射射实实验验中中，为为什什么么不不用用铁铁板板、纸纸张张、铅铅箔箔，而而是是用用“金金箔箔”呢呢？实验中利用了金箔的哪些特性？实验中利用了金箔的哪些特性？2、粒子散射实验的装置必须置于真空中吗粒子散射实验的装置必须置于真空中吗？第三章金的延展性好，核电荷量大，核质金的延展性好，核电荷量大，核质量大量大知识与技能课堂小结一一 原子的核式结构模型原子的核式结构模型粒子散射实验粒子散射实验汤姆生的汤姆生的“枣糕模型枣糕模型”原子的核式结构模型原子的核式结构模型原子的核电荷与尺度原子的核电荷与尺度过程与方法 对对于于微微观观的的、看看不不见见摸摸不不着着的的研研究究对对象象，必必须须根根据据其其外外显显的的实实验验事事实实，进进行行深深刻刻的的理理论论分分析析，才才能能正正确确地地建建立立和和完完善善其其物理模型。物理模型。情感 态度与价值观 不不要要迷迷信信权权威威，要要立立志志于于创创新新。要要敢敢于于去去探探索索发发现现、敢敢于于去创造发明。去创造发明。练练 习习1.1.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A.A.卢卢瑟瑟福福提提出出的的原原子子的的核核式式结结构构学学说也具有一定的局限性说也具有一定的局限性 B.B.粒粒子子散散射射实实验验揭揭示示了了原原子子的的全全部正电荷都集中在原子核里部正电荷都集中在原子核里 C.C.汤汤姆姆生生发发现现电电子子揭揭示示了了原原子子核核内内部有复杂结构部有复杂结构D.D.卢卢瑟瑟福福的的粒粒子子散散射射实实验验揭揭示示了了原子核有复杂结构原子核有复杂结构 练练 习习2 2、在卢瑟福的、在卢瑟福的 粒子散射实验中，粒子散射实验中，有少数有少数 粒子发生大角度偏转，其粒子发生大角度偏转，其原因是（原因是（ ）A A、原子的正电荷和绝大部分质量集、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上中在一个很小的核上B B、正电荷在原子中是均匀分布的、正电荷在原子中是均匀分布的C C、原子中存在着带负电的电子、原子中存在着带负电的电子D D、原子只能处于一系列不连续的能、原子只能处于一系列不连续的能量状态中量状态中作作 业业 请请你你收收集集必必要要的的数数据据，估估算算氢氢原原子子核核密密度度的的数数量量级级。并并与与金金属属材材料料、中中子子星星、黑黑洞洞的的密密度度进进行比较。行比较。实验预测实验预测 粒子在前进中会受到电子的影响吗？粒子在前进中会受到电子的影响吗？ 按照西瓜模型，在按照西瓜模型，在粒子散射实验中会观察到什么粒子散射实验中会观察到什么现象？现象？原子核的组成原子核的组成原子核的组成原子核的组成 1919 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认他的学生查德威克用实验证实，并得到公认质子质子中子中子核子核子质子数质子数电荷数电荷数原子核的电荷和大小原子核的电荷和大小v根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。的电荷数，还可以估计出原子核的大小。v（1 1）原子的半径约为）原子的半径约为1010-10-10m m、原子核半径、原子核半径约是约是1010-15-15m m，原子核的体积只占原子的体积，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。的万亿分之一。v（2 2）原子核所带）原子核所带正电荷数正电荷数与核外与核外电子数电子数以以及该元素在周期表内的及该元素在周期表内的原子序数相等原子序数相等。v（3 3）电子绕核旋转所需）电子绕核旋转所需向心力向心力就是核对它就是核对它的库仑力。的库仑力。 四四. .原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度