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,2,原子核式结构模型,1/65,2/65,一、汤姆孙原子模型,汤姆孙于,1904,年提出了原子模型,他认为正电荷组成一,个密度均匀,_,_“,浸浮”其中,并分布在一,些特定同心圆环或球壳上。,球体,电子,3/65,汤姆孙原子模型,小圆点代表,_,大圆点代表,_,。汤姆孙原子模型被称为“枣糕模型”。该模,型能解释一些试验现象,但以后被,_,试验否,定了。,正电荷,电子,粒子散射,4/65,【,想一想,】,甲乙两图,哪个图是汤姆孙提出原子模型,?,5/65,提醒,:,在汤姆孙原子模型中,原子是一个球体,;,正电荷均匀分布在整个球内,而电子都像枣糕中枣那样镶嵌在内。故应是甲。,6/65,二、,粒子散射试验,1.,试验装置,:,(1),放射源,钋放在带小孔铅盒中,能放射,_,。,粒子,:,带正电,q=_,质量约为氢原子,4,倍,射出,速度可达,10,7,m/s,。,粒子,+2e,7/65,(2),探测器,:,能够围绕金箔在,_,内转动,粒子打,在探测器上会发出,_,。,2.,试验结论,:,(1),绝大多数,粒子穿过金箔后,_,方向前,进。,(2),少数,粒子发生了,_,偏转。,(3),极少数,粒子偏转角度超出,_,个别甚至靠近,180,。,水平面,荧光,仍沿原来,较大,90,8/65,3.,试验意义,:,卢瑟福经过,粒子散射试验,否定了汤姆孙原子模型,建立了,_,模型。,核式结构,9/65,【,想一想,】,卢瑟福为何选取,粒子和金箔作为散射试验“炮弹”和“靶子”,?,提醒,:,(1),一些放射性物质释放,粒子含有很大动能。,(2),金箔和铝箔相比,金原子序数大,粒子与金原子核间库仑力大,发生偏转显著。,(3),金延展性比铝好,轻易做成极薄金箔。,10/65,三、卢瑟福核式结构模型,1.,核式结构模型,:,1911,年由卢瑟福提出,在原子中间有一个体积很小带正,电核,而,_,在核外绕核运动。,2.,原子核电荷与尺度,:,(1),原子内电荷关系,:,各种元素原子核电荷数与,含有电子数,_,非常靠近于它们原子序数。,电子,相等,11/65,(2),原子核大小,:,试验确定原子核半径,R,数量级为,_,而原子半径数量级是,_,。因而原子内部,十分“空阔”。,10,-15,m,10,-10,m,12/65,【,判一判,】,(1),原子全部正电荷和质量都集中在原子核里。,(,),(2),原子核半径数量级是,10,-10,m,。,(,),(3),电子在核外绕核旋转向心力是原子查对它库仑力。,(,),13/65,提醒,:,(1),原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,而电子也是有质量,故,(1),错误。,(2),原子核直径约是,10,-15,m,原子直径约是,10,-10,m,故,(2),错误。,(3),电子绕原子核圆周运动需要向心力,向心力是由原子核与电子间库仑力提供,故,(3),正确。,14/65,四、原子核式结构模型与经典电磁理论相矛盾,卢瑟福原子核式结构模型能很好地解释,_,_,但不能解释原子光谱是,_,和,_,_,。,粒子散,射试验,线状,原子稳,定性,15/65,【,想一想,】,卢瑟福原子模型是怎样解释,粒子散射试验结果,?,提醒,:,粒子穿过原子时,假如离核较远,受到库仑斥力就很小,运动方向也改变很小,只有当,粒子十分靠近核时,才受到很大库仑斥力,发生大角度偏转,因为核很小,粒子十分靠近机会很小,所以绝大多数,粒子基本上仍沿原方向前进,只有极少数发生大角度偏转。,16/65,知识点一、,粒子散射试验与核式结构模型,思索探究,:,粒子散射试验现象如图所表示,:,17/65,仔细观察图片,请思索以下问题,:,(1),电子与,粒子之间有什么力,?,表现为引力还是斥力,?,原子核与,粒子之间呢,?,(2),为何越靠近原子核,粒子偏折角度越大,?,18/65,【,归纳总结,】,1.,粒子散射试验与汤姆孙原子模型冲突分析,:,(1),分析否定原因,因为电子质量远小于,粒子质量,所以电子不可能使,粒子发生大角度偏转。,19/65,使,粒子发生大角度偏转只能是原子中带正电部分,按照汤姆孙原子模型,正电荷在原子内是均匀分布,粒子穿过原子时,它受到两侧斥力大部分抵消,因而也不可能使,粒子发生大角度偏转,更不可能使,粒子反向弹回,这与,粒子散射试验相矛盾。,20/65,试验现象表明原子绝大部分是空,除非原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在原子中心一个很小核上,不然,粒子大角度散射是不可能。,21/65,(2),原子核式结构与原子枣糕模型根本区分,核式结构,枣糕模型,原子内部是非常空阔,正电荷集中在一个很小核里,原子是充满了正电荷球体,电子绕核高速旋转,电子均匀嵌在原子球体内,22/65,2.,原子核式结构模型对,粒子散射试验结果解释,:,(1),当,粒子穿过原子时,假如离核较远,受到原子核斥力很小,粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,因为原子核很小,所以绝大多数,粒子不发生偏转。,23/65,(2),只有当,粒子十分靠近原子核穿过时,才受到很大库仑力作用,偏转角才很大,而这种机会极少。,(3),假如,粒子正对着原子核射来,偏转角几乎到达,180,这种机会极少,如图所表示。,24/65,【,尤其提醒,】,(1),汤姆孙原子模型无法解释,粒子大角度散射,因为电子质量太小,不会使,粒子运动方向显著改变。假如正电荷均匀分布,粒子穿过金箔时受到各方向库仑斥力基本平衡,也不会使,粒子发生大角度散射。,(2),卢瑟福依据,粒子散射试验估算出了原子核半径数量级为,10,-15,m,。,25/65,【,典例探究,】,【,典例,】,(,多项选择,),如图所表示为卢瑟福和他同事们做,粒子散射试验装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中,A,、,B,、,C,、,D,四个位置时,观察到现象,下述说法中正确是,(,),26/65,A.,放在,A,位置时,相同时间内观察到屏上闪光次数最多,B.,放在,B,位置时,相同时间内观察到屏上闪光次数只比,A,位置稍少些,C.,放在,C,、,D,位置时,屏上观察不到闪光,D.,放在,D,位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少,27/65,【,思绪点拨,】,审题时应重点关注以下两点,:,(1),注意关键词语,“,次数最多,”“,稍少,”“,极少,”,等。,(2),明确试验装置中各部分组成及作用。,28/65,【,正确解答,】,选,A,、,D,。在卢瑟福,粒子散射试验中,粒子穿过金箔后,绝大多数,粒子仍沿原来方向前进,故,A,正确,少数,粒子发生较大偏转,极少数,粒子偏转角度超出,90,极个别,粒子被反射回来,故,B,、,C,错,D,对。,29/65,【,总结提升,】,对,粒子散射试验题解法,(1),熟记装置及原理,粒子散射试验是一个非常主要试验,所以对试验器材、现象、现象分析、结论都必须弄明白,才能顺利解答相关问题。,(2),了解建立核式结构模型关键点,核外电子不会使,粒子速度发生显著改变。,30/65,汤姆孙模型不能解释,粒子大角度散射。,少数,粒子发生了大角度偏转,甚至反弹回来,表明这些,粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多物体作用。,绝大多数,粒子在穿过厚厚金原子层时运动方向没有显著改变,说明原子中绝大部分是空。原子质量、电量都集中在体积很小核上。,31/65,【,过关训练,】,1.,以下对,粒子散射试验装置描述,你认为正确有,(,),A.,试验器材有放射源、金箔、带有荧光屏放大镜,B.,金箔厚度对试验无影响,C.,假如不用金箔改用铝箔,就不会发生散射现象,D.,试验装置放在空气中和真空中都能够,32/65,【,解析,】,选,A,。由对,粒子散射试验装置描述可知,A,项正确。试验所用金箔厚度极小,假如金箔厚度过大,粒子穿过金箔时必定受到较大妨碍作用而影响试验效果,B,项错。假如改用铝箔,因为铝核质量仍远大于,粒子质量,散射现象依然发生,C,项错。空气流动及空气中有许多漂浮分子,会对,粒子运动产生影响,试验装置是放在真空中进行,D,项错。,33/65,2.(,安徽高考,),图示是,粒子,(,氦原子核,),被重金属原子核散射运动轨迹,M,、,N,、,P,、,Q,是轨迹上四点,在散射过程中能够认为重金属原子核静止不动。图中所标出,粒子在各点处加速度方向正确是,(,),A.M,点,B.N,点,C.P,点,D.Q,点,34/65,【,解析,】,选,C,。,粒子做曲线运动,其所受重金属原子核作用力应指向曲线内侧,即加速度方向应指向曲线内侧,B,、,D,错误,;,由库仑定律可知,M,点粒子所受库仑力方向错误,所以,A,错误,C,正确。,35/65,【,赔偿训练,】,1.,在卢瑟福,粒子散射试验中,有少数,粒子发生大角度偏转,其原因是,(,),A.,原子正电荷和绝大部分质量集中在一个很小核上,B.,正电荷在原子内是均匀分布,C.,原子中存在着带负电电子,D.,原子只能处于一系列不连续能量状态中,36/65,【,解析,】,选,A,。卢瑟福,粒子散射试验中使卢瑟福惊奇就是,粒子发生了较大角度偏转,这是因为,粒子带正电,而原子核极小,且原子核带正电,选项,A,正确,选项,B,错误。,粒子能靠近原子核机会很小,大多数,粒子都从核外空间穿过,而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变,.,选项,C,、,D,说法正确,但与题意不符。,37/65,2.(,多项选择,),英国物理学家卢瑟福用,粒子轰击金箔,为了解释试验结果,他提出了原子核式结构学说,.,如图所表示,O,表示金原子核位置,曲线,ab,和,cd,分别表示经过金原子核附近,粒子运动轨迹,其中能正确反应试验结果是,(,),38/65,【,解析,】,选,B,、,D,。,粒子和原子核都带正电,粒子离核越近受斥力越大,偏转越大,C,错,D,对,;,曲线运动轨迹总是弯向受力一侧,A,错,B,对。,39/65,知识点二、,粒子散射试验中能量转化问题,思索探究,:,观察图片,请思索以下问题,:,40/65,(1),粒子,1,从,a,到,b,过程中,库仑力做什么功,?,动能怎么变,?,电势能怎么变,?,从,b,到,c,过程中,库仑力做什么功,?,动能怎么变,?,电势能怎么变,?,(2),粒子,2,从,e,到,f,过程中,库仑力大小怎么变,?,加速度大小怎么变,?,从,b,到,c,过程中,库仑力大小怎么变,?,加速度大小怎么变,?,41/65,【,归纳总结,】,1.,粒子受力特点,:,粒子与原子核间作用力是库仑斥力,大小,:F=,(1),式中,Q,为原子核电荷量,q,为,粒子所带电量,r,为,粒子与原子核间距离。,(2),粒子离原子核越近,库仑力越大,运动加速度越大,;,反之,则越小。方向,:,粒子受力沿原子核与,粒子,连线,由原子核指向,粒子。,42/65,2.,库仑力对,粒子做功情况,:,43/65,3.,粒子能量转化,:,仅有库仑斥力做功,只是电势能和动能之间相互转化,而总能量保持不变。,44/65,【,尤其提醒,】,(1),粒子与原子核之间万有引力远小于二者之间库仑斥力,因而能够忽略不计。,(2),在处理,粒子等微观粒子时普通不计重力。,45/65,【,典例探究,】,【,典例,】,如图所表示,Q,为金原子核,M,、,N,为两个等势面,虚线为,粒子经过原子核附近运动轨迹,关于,粒子,以下说法正确是,(,),A.,粒子从,K,到,R,过程中动能逐步增大,B.,粒子从,K,到,R,过程中动能逐步减小,C.,粒子从,K,到,R,过程中动能先减小后增大,D.,粒子从,K,到,R,过程中电势能先增大后减小,46/65,【,思绪点拨,】,解答本题可按以下思绪分析,:,(1),依据,粒子运动轨迹判断库仑力对,粒子做功情况。,(2),由库仑力对,粒子做功特点判断,粒子动能及电势能间改变。,47/65,【,正确解答,】,选,C,、,D,。以,粒子和金原子核为研究对象,分析,粒子改变情况,48/65,【,总结提升,】,粒子散射试验中惯用规律,(1),库仑定律,:F=,用来分析,粒子和原子核间,相互作用力。,(2),牛顿第二定律,:,该试验中,粒子只受库仑力,可依据,库仑力改变分析加速度改变。,49/65,(3),功效关系,:,依据库仑力做功,可分析动能改变,也能分析电势能改变。,(4),原子核带正电,其周围电场相当于正点电荷电场,注意应用其电场线和等势面特点。,50/65,【,过关训练,】,1.,依据,粒子散射试验,卢瑟福提出了原子核式结构模型。如图所表示为原子核式结构模型,粒子散射图。图中实线表示,粒子运动轨迹。其中一个,粒子在从,a,运动到,b,、再运动到,c,过程中,(,粒子在,b,点时距原子核最近,),以下判断正确是,(,),51/65,A.,粒子动能先增大后减小,B.,粒子电势能先增大后减小,C.,粒子加速度先变小后变大,D.,电场力对,粒子先做正功后做负功,52/65,【,解析,】,选,B,。依据题意,粒子带正电,此粒子由,a,到,b,是靠近带正电原子核,由,b,到,c,是离开带正电原子核,故电场力对,粒子先做负功后做正功,所以其电势能先增大后减小,而动能先减小后增大,B,正确,A,、,D,错误。依据库仑定律和牛顿第二定律可知,粒子加速度先增大后减小,C,错误。,53/65,2.,在,粒子散射试验中,依据,粒子与原子核发生对心,碰撞时能到达最小距离能够估算原子核大小。现,有一个,粒子以,2.010,7,m/s,速度去轰击金箔,若金,原子核电荷数为,79,求,粒子与金原子核间最近距,离,(,已知带电粒子在点电荷电场中电势能表示式为,E,p,=,r,为距点电荷距离,粒子质量为,6.64,10,-27,kg),。,54/65,【,思绪点拨,】,解答本题应把握以下三点,:,(1),明确,粒子运动为沿粒子与原子核连线直线运动。,(2),当动能减为零时,电势能最大,离原子核最近。,(3),原子核大小应该比最近距离小一些。,55/65,【,解析,】,当,粒子靠近原子核运动时,粒子动能,转化为电势能,到达最近距离时,动能全部转化为电,势能,所以,粒子与原子核发生对心碰撞时所能到达,最小距离为,d,则,=2.710,-14,m,。,答案,:,2.710,-14,m,56/65,【,拓展例题,】,考查内容,:,粒子散射试验中计算问题,在,粒子散射试验中,依据,粒子与原子核发生对心碰,撞时能到达最小距离能够估算原子核大小。现有,一个,粒子以,2.010,7,m/s,速度去轰击金箔,若金原,子核电荷数为,79,。求,粒子与金原子核间最近距,离,(,已知带电粒子在点电荷电场中电势能表示式为,E,p,=k ,r,为距点电荷距离,.,粒子质量为,6.64,10,-27,kg),。,57/65,【,思绪点拨,】,解答本题应把握以下三点,:,(1),明确,粒子运动为沿粒子与原子核连线直线运动。,(2),当动能减为零时,电势能最大,离原子核最近。,(3),原子核大小应该比最近距离小一些。,58/65,【,正确解答,】,当,粒子靠近原子核运动时,粒子,动能转化为电势能,到达最近距离时,动能全部转化,为电势能,所以,粒子与原子核发生对心碰撞时所能,到达最小距离为,d,则,=2.710,-14,m,。,答案,:,2.710,-14,m,59/65,对原子及原子核组成了解,原子及原子核组成是高考重点,尤其是核电荷数、核外电子数、质子数、中子数以及原子序数之间关系是重点中重点,学习时一定要理清以下三点,:,60/65,(1),原子是由原子核和核外电子组成,原子核位于中心,电子在核外绕核运动,原子核带正电,核外电子带负电,原子整体呈中性。,(2),原子核是由中子和质子组成,质子带正电,中子不带电。,61/65,(3),核电荷数、核外电子数、质子数、中子数以及原子序数之间关系,核电荷数,=,核外电子数,=,质子数,=,原子序数。,质量数,=,质子数,+,中子数。,62/65,【,案例展示,】,对质量数为,37,原子,以下说法中正确是,(,),A.,质子数,18,中子数,19,核外电子数,19,B.,质子数,18,中子数,20,核外电子数,18,C.,质子数,19,中子数,18,核外电子数,20,D.,质子数,18,中子数,19,核外电子数,18,63/65,【,正确解答,】,选,D,。依据核电荷数、核外电子数、质子数、中子数以及原子序数之间关系,:,核电荷数,=,核外电子数,=,质子数,=,原子序数,;,质量数,=,质子数,+,中子数。只有,D,是正确。,64/65,【,易错分析,】,本题易错选项及错误原因分析以下,:,易错选项,错误原因,A,、,C,考虑问题太片面,只考虑了质量数,=,质子数,+,中子数,但没有考虑核外电子数,=,质子数,故错选,A,、,C,B,只考虑了核外电子数,=,质子数,但没有考虑质量数,=,质子数,+,中子数,从而错选,B,65/65,
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