【教案】粤教版高中物理选修（3-5）第三章《原子的结构》学案.docVIP

学案2　原子的结构 [学习目标定位] 1.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象.2.知道卢瑟福原子核式结构模型的主要内容.3.能说出原子和原子核大小的数量级． 1．汤姆生的原子模型 汤姆生提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中． 汤姆生的原子模型被称为葡萄干布丁模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否定了． 2．α粒子散射实验 (1)α粒子 从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，由两个中子和两个质子组成，质量为氢原子的4倍、电子的7 300倍． (2)实验结果 绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进．少数α粒子发生大角度偏转，并且有极少数α粒子的偏转角超过了90°. (3)卢瑟福的核式结构模型 1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核．它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动． 3．原子核的大小 对于一般的原子核，实验确定的原子核半径R的数量级为10－15m～10－14m，而整个原子半径的数量级大约是10－10m.因而原子内部十分“空旷”． 解决学生疑难点： 一、α粒子散射实验 [问题设计] 阅读课本“α粒子散射实验”，回答下列问题： (1)α粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？ (2)α粒子散射实验的实验现象是什么？ 答案　(1)实验装置： ①α粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能α粒子，带两个单位的正电，质量为氢原子质量的4倍． ②金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔． ③显微镜：能绕金箔在水平面内转动． ④荧光屏：荧光屏装在放大镜上． ⑤整个实验过程在真空中进行．金箔很薄，α粒子(He)很容易穿过． 实验过程： α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有显微镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目． (2)α粒子散射实验的实验现象： 绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90 °. [要点提炼] 1．α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜、荧光屏等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中． 2．实验发现：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，有少数α粒子发生了大角度偏转． 3．α粒子散射实验的结果用汤姆生的“葡萄干布丁模型”无法解释． 二、卢瑟福原子核式结构模型 [问题设计] 按照汤姆生的原子模型，正电荷弥漫性均匀分布在原子内，α粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会相互平衡，对α粒子运动的影响不会很大，因而不会发生大角度散射现象，这与实验结果相矛盾．为了解释实验结果，卢瑟福提出了怎样的原子模型？用该模型怎样解释α粒子散射实验的实验现象？ 答案　卢瑟福提出了原子核式结构模型．它认为原子由原子核和核外电子构成．利用原子核式结构模型能很好地解释α粒子散射实验：当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α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α粒子不发生偏转．只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少．如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图所示． [要点提炼] 1．卢瑟福原子核式结构模型 在原子中心有一个很小的核，叫原子核．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 2．在α粒子散射实验中，当α粒子离带正电的原子核很远时，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不变，少数α粒子离带正电的原子核很近时，受到的库仑斥力很大，运动方向发生较大的改变，因而发生大角度偏转． 一、对α粒子散射实验的认识 例1　(单选)如图1所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中错误的是(　　) 图1 A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 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 解析　根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．故本题应选C. 答案　C 针对训练1　(单选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的是(　　) A．实验器材有α粒子源、金箔、带有荧光屏的显微镜 B．金箔的厚度对实验无影响