高中3 原子的核式结构模型学案设计

这是一份高中3 原子的核式结构模型学案设计，共8页。学案主要包含了电子的发现，原子的核式结构模型，原子核的电荷与尺度等内容，欢迎下载使用。

1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，知道电荷是量子化的.
2.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容.
3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数．
一、电子的发现
1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光．
2．汤姆孙的探究
根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子．
3．对阴极射线的认识
(1)对阴极射线本质的认识——两种观点
①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．
②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．
(2)阴极射线带电性质的判断方法
①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质．
②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质．
(3)实验结果
根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．
4．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19_C(保留两位有效数字)．
5．带电粒子比荷的测定
图1
(1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，如图1所示，使其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝eq \f(E,B).
图2
(2)撤去电场，如图2所示，保留磁场，让粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝meq \f(v2,r)，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r.
(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：eq \f(q,m)＝eq \f(E,B2r).
6．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍．
7．电子的质量me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为eq \f(mp,me)＝1_836.
8．电子发现的意义
(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．
(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分．
(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的．
二、原子的核式结构模型
1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，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，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”，如图1.
图1
2．α粒子散射实验：
(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中．
(2)实验现象
①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；
②少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”．
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型．
3．实验现象的分析
(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．
(2)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用．汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．
(3)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内．
4．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．
5．卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的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原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数．
3．原子核的大小：用核半径描述核的大小．一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多．
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．法拉第经过多年研究终于总结出了判断感应电流方向的方法
B．密立根以精湛的技术测出了普朗克常数
C．卢瑟福通过实验发现原子中包含有电子
D．汤姆孙通过实验分析得出原子中心有一个很小的核
2．卢琴福α粒子散射实验的结果，表明了（ ）
A．质子比电子重B．原子核内存在着中子
C．原子中的正电荷集中在很小的区域范围内D．可以用人工方法直接观察原子结构
3．下列关于原子结构模型说法正确的是（ ）
A．汤姆孙发现了电子，并建立了原子核式结构模型
B．用α粒子散射的实验数据可以估算原子核的大小
C．卢瑟福的粒子散射实验表明原子的正电荷和所有质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性
4．关于原子模型及其建立过程叙述正确的是（ ）
A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电量
B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷也是呈点状均匀镶嵌在球体内，而并非弥漫性分布于球内；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代。
C．α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10-15m
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力。
5．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验。关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．光电效应实验表明光具有波粒二象性
C．电子的发现揭示了原子可以再分
D．康普顿效应证实了光具有波动性
6．下列关于卢瑟福粒子散射实验的描述，正确的是（ ）
A．实验中只有少数粒子穿过金箔后发生很小角度的偏转
B．该实验证明了原子核是由质子和中子组成的
C．该实验证明了原子的全部正电荷都集中在一个很小的核里
D．该实验证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
二、填空题
7．如图所示，是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置，请根据物理学史的知识完成下题：
(1)卢瑟福用这个实验装置发现了______________；
(2)图中的放射源发出的是___________粒子；
(3)图中的金箔是_____层分子膜（填单或多）；
(4)如图位置的四个显微镜中，闪光频率最高的是___显微镜；
(5)除上述实验成就外，卢瑟福还发现了______的存在；（填电子、质子、中子中的一项）
(6)最终卢瑟福__________诺贝尔奖（填是否获得了）。
三、实验题
8．1909年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
(1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是________；
(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的（______）
A．原子的质量是均匀分布的
B．原子内部绝大部分空间是空的
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图中的（______）
参考答案
1．B
【详解】
A．楞次经过多年研究终于总结出了判断感应电流方向的方法。故A错误；
B．密立根以精湛的技术测出了普朗克常数。故B正确；
C．汤姆孙通过实验发现原子中包含有电子。故C错误；
D．卢瑟福通过实验分析得出原子中心有一个很小的核。故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变。粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小。
故选C。
3．B
【详解】
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福建立了原子核式结构模型，故A错误；
BC．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的正电荷和几乎所有质量集中在一个很小的核上，故B正确，C错误；
D．卢瑟福的α粒子散射实验说明，原子中绝大部分是空的，α 粒子受到较大的库仑力作用，α粒子在原子中碰到了比他质量大得多的东西，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，但也不能说明原子内部存在带负电的电子，也不能解释原子的稳定性，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，但未精确测定了电子电量，A错误；
B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，带正电的物质均匀分布在球体内，B错误；
C．α粒子散射实验，根据大角度偏转α粒子数量百分比，可以估测出原子核尺度数量级为10-15m，C正确；
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核运动，至于运动状态没有说明，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子具有核式结构，A错误；
B．光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，B错误；
C．电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒，原子可以再分，C正确；
D．康普顿效应证实了光具有粒子性，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．实验中只有少数粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转，所以A错误；
B．该实验证明了原子的核式结构，原子的内部是很空阔的，原子核只是原子内部很小很小的一部分，所以B错误；
C．该实验证明了原子的全部正电荷都集中在一个很小的核里，所以C正确；
D．该实验不能证明原子中的电子只能在某些轨道上运动，所以D错误；
故选C。
7．核式结构模型 粒子 单 A 质子 获得了
【详解】
(1)[1]该图显示的是卢瑟福的粒子散射实验，该实验的结果推翻了原有的原子“枣糕状”模型概念，卢瑟福在其实验现象的基础上提出了“核式结构”的原子模型观点。
(2)[2]该图显示的是卢瑟福的粒子散射实验，因此放射源发出的是粒子。
(3)[3]选择单层分子膜的金箔是为了尽量保证粒子只与一个金箔原子发生碰撞。
(4)[4]放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，因此A位置的显微镜闪光频率最高。
(5)[5]1919年，卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子的存在。
(6)[6]卢瑟福于1908年获得诺贝尔化学奖。
8．原子核 B C
【详解】
原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，原子的质量主要集中在原子核上，核外电子围绕原子核做高速运动。
(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则不会出现极少数α粒子大角度偏转，这里的“很小的结构”指的是原子核。
(2)[2]原子核内部十分“空旷”，使绝大多数α粒子穿过后方向不变。所以A错误；B正确；
故选B。
(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，大部分质量集中在原子核上，所以C正确；AB错误；
故选C。