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1、关于原子的核式结构模型(2)第一页，讲稿共三十五页哦十九世纪末，汤姆十九世纪末，汤姆孙孙发现了电子，并知道电子是原发现了电子，并知道电子是原子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？两种物质是怎样构成原子的呢？汤姆生的原子模型汤姆生的原子模型汤汤姆姆生生提提出出了了枣枣糕糕模模型型汤姆汤姆孙孙杰出贡献杰出贡献:18971897年发现电子年发现电子(荣获荣获19061906年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖)第二页，讲稿共三十五页哦一、汤姆生
2、的原子模型一、汤姆生的原子模型一、汤姆生的原子模型一、汤姆生的原子模型 在汤姆生的原子模型在汤姆生的原子模型中，原子是一个球体；中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个正电核均匀分布在整个球内，而电子都象枣核球内，而电子都象枣核那样镶嵌在原子里面那样镶嵌在原子里面电子电子正电荷正电荷 这个模型不这个模型不久就被实验事久就被实验事实否定了实否定了第三页，讲稿共三十五页哦第四页，讲稿共三十五页哦 以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学上所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福
3、也接受了家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受了汤姆孙的原子模型，汤姆孙的原子模型，19091909年卢瑟福建议其学生兼助年卢瑟福建议其学生兼助手盖革和手盖革和马马斯顿用斯顿用粒子轰击金箔去粒子轰击金箔去验证验证汤姆孙原汤姆孙原汤姆孙原汤姆孙原子模型。子模型。子模型。子模型。让我们来认识一下卢瑟福吧让我们来认识一下卢瑟福吧！从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功成功的。解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释原子为什么会发光布的，解释原子为什么会发光.第五页，讲稿共三十五页哦欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福(Ernest Rutherfor
4、d,(Ernest Rutherford,18711937)18711937)英国物理学家。英国物理学家。18711871年年8 8月月3030日日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。2323岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）理学学士）18951895年在新西兰大学毕业后，获得英年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆森的研究生。
5、汤姆森的研究生。18981898年，在汤姆森的推荐下，年，在汤姆森的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那儿呆了儿呆了9 9年。于年。于19071907年返回英国出任曼彻斯特年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。大学的物理系主任。19191919年接替退休的汤姆年接替退休的汤姆森，担任卡文迪许实验室主任。森，担任卡文迪许实验室主任。19251925年当选年当选为英国皇家学会主席。为英国皇家学会主席。19311931年受封为纳尔逊男年受封为纳尔逊男爵，爵，19371937年年1010月月1919日因病在剑桥逝世，与牛顿日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉
6、第并排安葬，享年和法拉第并排安葬，享年6666岁岁。欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福18711871年年8 8月月3030日生于新西兰纳日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。西兰的坎特伯雷学院学习。2323岁时获得了三个学位（文岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学学学士、文学硕士、理学学士）。士）。第六页，讲稿共三十五页哦粒子散射实验粒子散射实验1.1.著名的著名的 粒子散射实验装置粒子散射实验装置卢卢瑟瑟福福 1909190919111911年，年，英国物理学家卢瑟福英国物理学家卢瑟福和
7、他的助手们进行了和他的助手们进行了 粒子散射实验粒子散射实验二、第七页，讲稿共三十五页哦二二.粒子散射实验粒子散射实验1.1.实验装置实验装置放射源放射源放射源放射源放射性元素放射性元素放射性元素放射性元素钋（钋（钋（钋（PoPoPoPo）放出）放出）放出）放出粒子，粒子，粒子，粒子，粒子粒子粒子粒子 是氦核，是氦核，是氦核，是氦核，带带带带2e2e2e2e正电荷，质量是正电荷，质量是正电荷，质量是正电荷，质量是氢原子的氢原子的氢原子的氢原子的4 4 4 4倍，具有倍，具有倍，具有倍，具有较大的动能。较大的动能。较大的动能。较大的动能。金箔金箔金箔金箔作为靶子作为靶子作为靶子作为靶子荧光屏荧光
8、屏荧光屏荧光屏粒子打粒子打粒子打粒子打在上面发出闪光。在上面发出闪光。在上面发出闪光。在上面发出闪光。显微镜显微镜显微镜显微镜通过显微镜通过显微镜通过显微镜通过显微镜观察闪光，且可观察闪光，且可观察闪光，且可观察闪光，且可360360360360转动观察不同角度转动观察不同角度转动观察不同角度转动观察不同角度粒子的到达情粒子的到达情况。况。第八页，讲稿共三十五页哦第九页，讲稿共三十五页哦第十页，讲稿共三十五页哦第十一页，讲稿共三十五页哦第十二页，讲稿共三十五页哦第十三页，讲稿共三十五页哦第十四页，讲稿共三十五页哦二二.粒子散射实验粒子散射实验2.实验现象实验现象绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍
9、沿原来方向前进，粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数少数粒子（约占粒子（约占80008000分之一）发生了较大的分之一）发生了较大的偏转，偏转，极少数极少数粒子的偏转超过了粒子的偏转超过了9090，有的甚至几，有的甚至几乎被撞了回来。乎被撞了回来。第十五页，讲稿共三十五页哦 粒子散射实验现象粒子散射实验现象第一第一种种现象说明，原子中绝大部分是空的；现象说明，原子中绝大部分是空的；第二第二、三种、三种现象可看出，现象可看出，粒子受到较大的库仑力作用；粒子受到较大的库仑力作用；2.2.实验现象实验现象第十六页，讲稿共三十五页哦二二.粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他
10、说：卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说：“这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你对一张纸发射炮弹，结果被发弹回来而打到比你对一张纸发射炮弹，结果被发弹回来而打到自己身上。自己身上。”3.实验分析实验分析思考：为什么会这样说？汤姆逊枣糕思考：为什么会这样说？汤姆逊枣糕原子模型能否解释这种现象？原子模型能否解释这种现象？第十七页，讲稿共三十五页哦 粒子散射实验解释粒子散射实验解释根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电
11、荷均匀分布，均匀分布，粒子所受库仑力也很小，故粒子所受库仑力也很小，故 粒子偏粒子偏转角度不会很大转角度不会很大第十八页，讲稿共三十五页哦二二.粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福卢瑟福根据他的导师汤姆生模型计算的结果：根据他的导师汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对电子质量很小，对电子质量很小，对电子质量很小，对粒子的运动方向不会发生明显影响；由于粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，正电荷均匀分布，粒子所受库仑力也很小，散射角不超过粒子所受库仑力也很小，散射角不超过零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零零点几度，发生大角度偏转的几率几乎是零实验结果与之前预测完全不一致，所实验结果
12、与之前预测完全不一致，所以原子结构模型必须重新构思以原子结构模型必须重新构思!实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度实验结果却是有八千分之一的粒子发生了大角度偏转偏转！第十九页，讲稿共三十五页哦卢瑟福思考卢瑟福思考 1.1.绝大多数绝大多数粒子穿过金箔仍沿原方向粒子穿过金箔仍沿原方向前进说明什么？前进说明什么？2.2.少数少数粒子的大角度偏转甚至反弹是粒子的大角度偏转甚至反弹是怎么造成的？怎么造成的？第二十页，讲稿共三十五页哦在在原原子子的的中中心心有有一一个个很很小小的的核核，叫叫做做原原子子核核原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在原原子子核核里里
13、带带负负电电的的电电子子在在核核外外空空间间绕绕着着核旋转核旋转三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 1.原子的核式结构模型原子的核式结构模型-卢瑟福卢瑟福第二十一页，讲稿共三十五页哦 粒粒子子穿穿过过原原子子时时，电电子子对对粒粒子子运运动动的的影影响响很很小小，影影响响粒粒子子运运动动的的主主要要是是带带正正电的原子核。电的原子核。而而绝绝大大多多数数的的粒粒子子穿穿过过原原子子时时离离核核较较远远，受受到到的的库库仑仑斥斥力力很很小小，运运动动方方向向几几乎没有改变，乎没有改变，只只有有极极少少数数粒粒子子可可能能与与核核十十分分接接近近，受受到到较较大大的的库库仑仑斥斥力力，
14、才才会会发发生生大大角角度度的偏转的偏转。三三.原子的核式结构的提出原子的核式结构的提出 2.对对粒子散射实验现象粒子散射实验现象解释解释第二十二页，讲稿共三十五页哦核式结构模型示意图核式结构模型示意图F库仑力电子原子核v第二十三页，讲稿共三十五页哦根据卢瑟福的原子核式模型和根据卢瑟福的原子核式模型和粒子散射的实粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。数，还可以估计出原子核的大小。（1 1）原子的半径约为）原子的半径约为1010-10-10m m、原子核半径约是、原子核半径约是1010-15-15m m，原子核的体积
15、只占原子的体积的万亿，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。分之一。（2 2）原子核所带）原子核所带正电荷数正电荷数与核外与核外电子数电子数以及该以及该元素在周期表内的元素在周期表内的原子序数相等原子序数相等。四四.原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度第二十四页，讲稿共三十五页哦米米体育场体育场 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷空旷”的，举一个简单的例子：的，举一个简单的例子：原子（半径原子（半径1010-1010mm）原子核原子核(半径半径1010-15-15mm）原子的核式结构原子的核式结构米米原子如果相当于直径约为百米的体育原子如果
16、相当于直径约为百米的体育场大小；则原子核的直径相当于毫米场大小；则原子核的直径相当于毫米大小的露珠；大小的露珠；第二十五页，讲稿共三十五页哦电荷数电荷数 Z=质子数质子数=原子序数原子序数 质量数质量数 A=核子数核子数 =质子数质子数+中子数中子数 同位素：同位素：质子数相同而中子数不同的质子数相同而中子数不同的原子，叫同位素。其原子的核外原子，叫同位素。其原子的核外电子都相同，因而化学性质相同，电子都相同，因而化学性质相同，但物理性质不同。但物理性质不同。元素符号表示：元素符号表示：第二十六页，讲稿共三十五页哦氢的同位素氢的同位素具有相同质子具有相同质子数而中子数不数而中子数不同的原子同的
17、原子,在在元素周期表中元素周期表中处于同一位置处于同一位置,因而互称为同因而互称为同位位素。素。同位同位素素第二十七页，讲稿共三十五页哦卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程汤汤姆姆生生发发现现电电子子汤汤姆姆生生原原子子模模型型枣糕式枣糕式卢卢瑟瑟福福原原子子核核式式模模型型粒子散射实验粒子散射实验行星式行星式第二十八页，讲稿共三十五页哦 1、在用、在用粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的到的粒子的运动情况是（粒子的运动情况是（）A、全部、全部粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进进 B、绝大多数、绝大
18、多数粒子穿过金属箔后仍按原来的方粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C、少数、少数粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D、全部、全部粒子都发生很大偏转粒子都发生很大偏转B课堂练习课堂练习第二十九页，讲稿共三十五页哦2 2、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）A A、原子的中心有个核，叫做原子核、原子的中心有个核，叫做原子核 B B、原子的正负电荷都均匀分布在整个原子中、原子的正
19、负电荷都均匀分布在整个原子中 C C、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里在原子核里 DD、带负电的电子在核外绕核旋转、带负电的电子在核外绕核旋转ACDACD第三十页，讲稿共三十五页哦3、当、当粒子被重核散射时，如图所示的运动粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（轨迹哪些是不可能存在的（）课堂练习课堂练习BC第三十一页，讲稿共三十五页哦粒子在靠近金原子核过程中动能、电势能、库仑粒子在靠近金原子核过程中动能、电势能、库仑力如何变化？力如何变化？第三十二页，讲稿共三十五页哦4、利用、利用粒子散射实验，可以估算出（粒子散射实验，可以估
20、算出（）A原子核外电子大小原子核外电子大小B电子运动速度电子运动速度C原子的大小原子的大小D原子核的大小原子核的大小课堂练习课堂练习D第三十三页，讲稿共三十五页哦5在在粒子散射实验中，没有考虑粒子散射实验中，没有考虑粒子跟电子的碰粒子跟电子的碰撞，其原因是（撞，其原因是（）A粒子不跟电子发生相互作用粒子不跟电子发生相互作用B粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略C电子的体积很小，电子的体积很小，粒子不会跟电子相碰粒子不会跟电子相碰D由于电子是均匀分布的，由于电子是均匀分布的，粒子所受电子作用的粒子所受电子作用的合力为零合力为零课堂练习课堂练习B 第三十四页，讲稿共三十五页哦感感谢谢大大家家观观看看第三十五页，讲稿共三十五页哦