第二節(jié)原子的核式結構模型學案問題導學一、α粒子散射實驗1．1909年到1911年，盧瑟福用α粒子轟擊金箔，進行著名的α粒子散射實驗。如以下圖為α粒子散射實驗的示意圖。熒光屏可以沿著圖中虛線轉動，用來統(tǒng)計向不同方向散射的粒子的數(shù)目。實驗設備裝在真空中。在α粒子散射實驗中為什么選用金箔？2．你認為α粒子散射實驗的意義是什么？3．試分析α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞到達最小距離前的動能、電勢能及加速度的變化情況。4．α粒子射入金箔時難免與電子碰撞，試估計這種碰撞對α粒子速度影響的大小。遷移與應用1關于α粒子散射實驗，以下說法正確的選項是〔〕A．該實驗在真空環(huán)境中進行B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內的不同方向上移動C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D．熒光屏只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光對α粒子散射實驗的理解1．裝置：放射源、金箔、熒光屏等，如下圖。2．現(xiàn)象：〔1〕絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進。〔2〕少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉?！?〕極少數(shù)α粒子偏轉角度超過90°，有的幾乎到達180°。3．實驗的考前須知〔1〕整個實驗過程在真空中進行?！?〕α粒子是氦原子核，體積很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過。二、原子的核式結構模型19世紀末以前，原子一直被認為是不可分割的最小物質單元。1897年，英國物理學家湯姆孫〔J.J.Thomson,1856—1940〕通過氣體導電實驗發(fā)現(xiàn)了電子。他提出：既然原子內部存在帶負電的電子，而原子又呈電中性，就還應有帶正電的不明粒子。湯姆孫還提出了類似西瓜的原子結構模型〔棗糕模型〕：帶正電的粒子均勻分布并充滿于原子內部，帶負電的電子鑲嵌其中。但后來的α粒子散射實驗卻完全否認了湯姆孫的模型。試分析α粒子散射實驗結果與湯姆孫模型的矛盾在哪里。遷移與應用2在α粒子散射實驗中，如果兩個具有相同能量的α粒子，從不同大小的角度散射出來，那么散射角度大的這個α粒子〔〕A．更接近原子核B．更遠離原子核C．受到一個以上的原子核作用D．受到原子核較大的沖量作用1．對原子核式結構模型的理解原子的核式結構模型是在盧瑟福的α粒子散射實驗的根底上提出的，成功地解釋了α粒子散射實驗。還需要說明的就是這仍是一個經(jīng)典模型，電子繞原子核的高速旋轉是庫侖力充當向心力的結果。2．盧瑟福的核式結構模型對α粒子散射分析〔1〕分布情況：正電荷和幾乎全部質量集中在原子核內，原子中絕大局部是空的?！?〕受力情況：①少數(shù)α粒子靠近原子核時，受到的庫侖斥力很大；②大多數(shù)α粒子離原子核較遠，受到的庫侖斥力較小。〔3〕偏轉情況：①少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉，甚至被彈回；②絕大多數(shù)α粒子運動方向不會明顯變化〔因為電子的質量相對于α粒子很小〕；③如果α粒子幾乎正對著原子核射來，偏轉角就幾乎到達180°，這種時機極少。〔4〕分析結論：核式結構模型符合α粒子散射的實際情況。當堂檢測1．在α粒子的散射實驗中，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉的作用力是原子核對α粒子〔〕A．萬有引力B．庫侖力C．磁場力D．核力2．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉，其原因是〔〕A．原子的正電荷和絕大局部質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3．以下對原子結構的認識中，正確的選項是〔〕A．原子中絕大局部是空的，原子核很小B．電子在核外運動，庫侖力提供向心力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里D．原子核的直徑大約是10－10m4．如圖為α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關于觀察到的現(xiàn)象，以下說法不正確的選項是〔〕A．相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時間內放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時少得多C．放在C、D位置時屏上觀察不到閃光D．放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少課后作業(yè)1．對α粒子散射實驗裝置的描述，以下說法正確的選項是()A．主要實驗器材有：放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡B．金箔的厚薄對實驗無影響C．如果改用鋁箔就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D．實驗裝置放在真空中2．(2012·昌樂高二質檢)盧瑟福α粒子散射實驗的結果()A．證明了質子的存在B．證明了原子核是由質子和中子組成的C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里D．說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動3．α粒子散射實驗中，使α粒子散射的原因是()A．α粒子與原子核外電子碰撞B．α粒子與原子核發(fā)生接觸碰撞C．α粒子發(fā)生明顯衍射D．α粒子與原子核的庫侖斥力作用4．(2010·上海嘉定區(qū)一模)在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉的原因是()A．正電荷在原子中是均勻分布的B．原子的正電荷以及絕大局部質量都集中在一個很小的核上C．原子中存在帶負電的電子D．原子核中有中子存在5．關于原子結構，湯姆孫提出棗糕模型、盧瑟福提出行星模型……如下圖，都采用了類比推理的方法，以下事實中，主要采用類比推理的是()A．人們?yōu)楸阌谘芯课矬w的運動而建立的質點模型B．伽利略從教堂吊燈的擺動中發(fā)現(xiàn)擺的等時性規(guī)律C．庫侖根據(jù)牛頓的萬有引力定律提出庫侖定律D．托馬斯·楊通過雙縫干預實驗證實光是一種波6．盧瑟福通過________實驗，發(fā)現(xiàn)了原子中間有一個很小的核，并由此提出了原子的核式結構模型。如以下圖所示的平面示意圖中的四條線表示α粒子運動的可能軌跡，在圖中完成中間兩條α粒子的運動軌跡。7．如下圖，M、N為原子核外的兩個等勢面，UNM＝100V。一個α粒子以2.5×105m/s的速率從等勢面M上的A點運動到等勢面N上的B點，求α粒子在B點時速度的大小。(mα＝6.64×10－能力提升1．關于α粒子散射實驗，以下說法正確的選項是()A．該實驗在真空環(huán)境中進行B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內的不同方向上移動C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D．熒光屏只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光2．盧瑟福對α粒子散射實驗的解釋是()A．使α粒子產(chǎn)生偏轉的力主要是原子中電子對α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉的力是庫侖力C．原子核很小，α粒子接近它的時機很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進D．能產(chǎn)生大角度偏轉的α粒子是穿過原子時離原子核近的α粒子3．如下圖，是α粒子散射實驗中，α粒子穿過某一金屬原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個等勢面上，那么以下說法正確的選項是()A．α粒子在A處的速度比在B處的大B．α粒子在B處的速度最大C．α粒子在A、C兩處的速度大小相等D．α粒子在B處的速度比在C處的速度要小4．如下圖，實線表示金原子核電場的等勢線，虛線表示α粒子在金核電場中散射時的運動軌跡。設α粒子通過a、b、c三點時速度分別為va、vb、vc，電勢能分別為Ea、Eb、Ec，那么()A．va>vb>vc，Eb>Ea>EcB．vb>vc>va，Eb>Ea>EcC．vb>va>vc，Eb>Ea>EcD．vb<va<vc，Eb>Ea>Ec5．如下圖為α粒子被金原子核散射的徑跡，其中不可能的是()A．徑跡① B．徑跡②C．徑跡③ D．徑跡④6．1911年盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗中α粒子發(fā)生了________(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結構模型。假設用動能為1M