1、第四章原子结构和波粒二象性第3节原子的核式结构模型第2课时【素养目标】1.了解粒子散射实验器材、实验原理和实验现象2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容3.了解卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力【必备知识】知识点一、汤姆孙原子模型1. J.J.汤姆孙的”西瓜模型“或”枣糕模型“：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，电子镶嵌在球中知识点二、粒子散射实验(1)实验装置：粒子源、金箔、放大镜和荧光屏(2)实验现象：绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进少数粒子发生了大角度的偏转极少数粒子的偏转角大于90，甚至有极个别粒子被反弹回来(3) 实验意义：卢瑟福通过粒子散
2、射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型知识点三、原子的核式结构模型1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动知识点四、原子核的电荷与尺度（1） 原子核的电荷：Ze是原子核的电荷，单位是库仑；Z是原子序数，也是原子核的电荷数，它表示原子核的电荷是一个电子电荷（绝对值）的多少倍。Z是没有单位的，或者说，Z的单位是1（2） 原子核的尺度：对于一般的原子核，核半径的数量级为1015m，而整个原子半径的数量级是1010m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。【课堂检测】1按卢瑟福的原
3、子模型，氢原子的核外电子质量为m，电荷量为，做轨道半径为r的匀速圆周运动。求：(1)电子运动的速率和动能；(2)电子绕核转动的频率。【答案】(1)，；(2)【详解】(1)氩原子核对核外电子的库仑引力远大于它们之间的万有引力，万有引力不计。所以电子绕核转动的向心力是库仑引力所以所以(2)根据且所以2粒子的质量约为电子质量的7300倍，如果粒子以速度v与电子发生弹性正碰（假定电子原来是静止的），求碰撞后粒子的速度变化了多少，并由此说明为什么原子中的电子不能使粒子发生明显偏转。【答案】见解析【详解】设电子的质量为，粒子的质量为，碰撞后粒子的速度为，电子的速度为。由于粒子与电子发生弹性正碰，所以考虑到
4、解得可见，原子中的电子不能使粒子发生明显偏转。【素养作业】1物理学的研究推动了科学技术的发展，促进了人类文明的进步。下列关于物理学史的说法正确的是（）A卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“枣糕模型”B法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘C牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量D爱因斯坦发现了光电效应规律，首先提出了能量量子化的观点【答案】B【详解】A卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“核式结构模型”，A项错误；B法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘，B项正确；C牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，C项错误；D爱因斯坦发现
5、了光电效应规律，普朗克首先提出了能量量子化的观点，D项错误。故选B。2在卢瑟福的粒子散射实验中，换用不同金属箔片做实验，发现原子序数越大的金属，偏角大的粒子数越多，其原因是（）A原子序数越大，核外电子越多B原子序数越大，核外电子越少C原子序数越大，原子核的质量数和电量数越大D原子序数越大，原子核的质量数和电量数越小【答案】C【详解】原子序数越大，原子核越大，则粒子接近原子核的可能性越大，原子序数越大，电荷数越多，受原子核库仑力作用的范围越大，故偏角大的粒子数越多。故选C。3下列说法中能说明电子是一切原子的组成部分的是（）A电子的质量小B电子带负电C从各种原子中得到的电子，其质量和电荷量都一样D
6、电子的质量比氢原子的质量小【答案】C【详解】各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，从各种原子中得到的电子，其质量和电荷量都是一样的，说明所有原子中都有电子，且所有原子不显电性，是因为电子所带电性和电量与荷内质子相反。故选C。4粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞，这是因为（）A粒子和电子根本无相互作用B粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C电子体积极小，粒子碰撞不到电子D粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计【答案】D【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，但由于电子质量只有粒子的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹撞上一粒灰尘一样，粒子几乎不受影响。故选D。
7、5在粒子散射实验中，使少数粒子发生大角度偏转的作用力应属于()A万有引力B库仑力C安培力D洛伦兹力【答案】B【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,但因为电子的质量只有粒子质量的1/7300,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,能让发生偏转的是原子核对产生的库仑力，故B正确；ACD错误；故选B6根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型如图表示了原子核式结构模型的粒子散射图景图中实线表示粒子的运动轨迹其中一个粒子在从a运动到b再运动到c的过程中(粒子在b点时距原子核最近),下列判断中正确的是()A粒子的动能先增大后减小B粒
8、子的电势能先增大后减小C粒子的加速度先变小后变大D电场力对粒子先做正功后做负功【答案】B【详解】ABD粒子先靠近原子核，然后又远离原子核，则在运动过程中，电场力(库仑斥力)对粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，由动能定理知，动能先减小后增大，则B选项正确，而A、D选项错误；C粒子受到的库仑斥力先增大后减小，由牛顿第二定律知，加速度先增大后减小，C选项错误。故选B。【点睛】题借助粒子散射实验考查了带电粒子在电场中运动时动能、势能、加速度等物理量的变化情况，根据电场有关知识即可解答7在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P
9、、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域不考虑其他原子核对粒子的作用，则关于该原子核的位置，正确的是（ ）A一定在区域B可能在区域C可能在区域D一定在区域【答案】A【详解】曲线运动中合外力的方向应指向曲线的凹侧，可见原子核的区域应该在区，则选项A正确。点评：本题考查了曲线运动的条件在判断时要注意合外力方向始终指向曲线弯曲的内侧8卢瑟福通过粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构如图所示的平面示意图中，、两条实线表示粒子运动的轨迹，则沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为虚线中的 AABBCCDD【答案】A【详解】卢瑟福通过粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿所示方向射向原子核的粒子可能的运动轨迹为A；故选A
